看看物聯(lián)網(wǎng)連接的碎片化格局

2021-06-03

看看物聯(lián)網(wǎng)連接的碎片化格局

雖然物聯(lián)網(wǎng)的用例比比皆是，部署也在迅速增長(cháng)，但技術(shù)格局仍然會(huì )讓新人不知所措。本文概述了無(wú)線(xiàn)連接協(xié)議及其各自的優(yōu)勢、劣勢和推薦的應用領(lǐng)域。

不斷擴展的物聯(lián)網(wǎng)

企業(yè)和政府機構正在利用物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 技術(shù)最大限度地提高效率并降低運營(yíng)費用，同時(shí)改善向其選民提供的服務(wù)。通過(guò)實(shí)施互聯(lián)解決方案，物聯(lián)網(wǎng)正在推動(dòng)各種垂直行業(yè)的進(jìn)步，包括公用事業(yè)、互聯(lián)汽車(chē)、農業(yè)、醫療保健、交通以及企業(yè)和家庭的安全。物聯(lián)網(wǎng)還推動(dòng)了新的創(chuàng )新機會(huì )——解決問(wèn)題的同時(shí)帶來(lái)全球經(jīng)濟和環(huán)境變化。

物聯(lián)網(wǎng)在過(guò)去幾年的增長(cháng)及其未來(lái)的市場(chǎng)潛力都令人印象深刻。市場(chǎng)情報公司國際數據公司 (IDC) 估計 ，2020 年物聯(lián)網(wǎng)支出約為 7420 億美元。展望未來(lái)，IDC 的物聯(lián)網(wǎng)支出指南預計，在 2020-2024 年的預測期內，全球物聯(lián)網(wǎng)將實(shí)現 11.3% 的復合年增長(cháng)率（CAGR）。

無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)連接選項

在連接設備方面，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)格局仍然復雜且分散，沒(méi)有一種萬(wàn)能協(xié)議能夠解決所有物聯(lián)網(wǎng)用例。每個(gè)連接選項都在功耗、帶寬和范圍之間進(jìn)行權衡，如下圖所示：

由于選項種類(lèi)繁多（以及一系列首字母縮略詞），可能很難選擇合適的無(wú)線(xiàn)連接解決方案來(lái)部署特定的垂直市場(chǎng)用例。

為了幫助理解這一連接難題，以下是前六大無(wú)線(xiàn)類(lèi)別的概述，詳細介紹了它們的獨特優(yōu)勢/劣勢、功耗、范圍和帶寬能力。

短程解決方案

以下三個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接選項在小距離內傳輸數據——通常在收集數據的“事物”與處理數據或通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)將數據發(fā)送到另一個(gè)（通常是云）平臺進(jìn)行處理的集線(xiàn)器或網(wǎng)關(guān)之間的距離小于 150 米.

無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)

盡管在企業(yè)和家庭環(huán)境中提供高吞吐量數據傳輸至關(guān)重要，但 Wi-Fi 在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的覆蓋范圍、可擴展性和功耗方面存在局限性。對于消費者來(lái)說(shuō)，它主要用于連接到電源插座并直接連接到互聯(lián)網(wǎng)的智能家居小工具、電器和安全攝像頭。

Wi-Fi 是辦公環(huán)境和智能工廠(chǎng)的理想選擇，在這些環(huán)境中，監控生產(chǎn)效率的傳感器經(jīng)常發(fā)送數據，但僅限于相對較小的物理范圍。雖然技術(shù)上適用于智能辦公室和類(lèi)似的企業(yè)或公共空間，但出于安全原因，IT 部門(mén)通常不允許在其網(wǎng)絡(luò )上使用 IoT 設備。

藍牙/低功耗藍牙

與 Wi-Fi 一樣，藍牙技術(shù)可以連續發(fā)送數據，但工作范圍更短（通常小于 10 米）。藍牙最初用于消費設備之間的點(diǎn)對點(diǎn)或點(diǎn)對多點(diǎn)數據交換。

低功耗藍牙 (BLE) 針對功耗進(jìn)行了優(yōu)化，后來(lái)被引入小型消費物聯(lián)網(wǎng)應用，例如健身和醫療可穿戴設備、智能家居設備以及信標。通常，數據可以方便地傳輸到智能手機并在智能手機上可視化。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )（Zigbee、Z-Wave、Thread）

這些解決方案使用網(wǎng)狀拓撲進(jìn)行部署，通過(guò)在附近分布的多個(gè)無(wú)線(xiàn)傳感器節點(diǎn)上中繼傳感器數據來(lái)擴展覆蓋范圍。受電節點(diǎn)合作分發(fā)數據。 Zigbee 和類(lèi)似的網(wǎng)狀協(xié)議（例如，  Z-Wave、  Thread）在中等物理范圍（小于 100 米）內運行最佳。

網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )連接最常用于智能家居或智能建筑空間中的無(wú)線(xiàn)控制和監控應用，例如互聯(lián)照明、暖通空調控制、煙霧和二氧化碳探測器、安全和能源管理。

遠程解決方案

低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 是任何允許長(cháng)距離通信（從網(wǎng)關(guān)設備到端點(diǎn)的信號范圍至少為 500 米）并使用最小功率的網(wǎng)絡(luò )的總稱(chēng)。它們最適合發(fā)送少量且不頻繁且時(shí)間不太敏感的數據的用例，例如智能公用事業(yè)計量、資產(chǎn)跟蹤、智能農業(yè)、環(huán)境監測、設施管理、占用檢測和消耗品監測。LPWAN 連接分為兩類(lèi)：未授權頻率和授權頻率。

未經(jīng)許可的 LPWAN（LoRaWAN、Sigfox）

大約 25 種不同的 LPWAN 技術(shù)使用未經(jīng)許可的頻率，但 LoRaWAN 和 Sigfox 已成為該領(lǐng)域的明顯領(lǐng)導者。

LoRaWAN 是由LoRa 聯(lián)盟開(kāi)發(fā)和維護的遠程 LPWAN 規范，該 聯(lián)盟是一個(gè)擁有 500 多家全球成員公司的非營(yíng)利組織。LoRaWAN 架構利用網(wǎng)關(guān)在終端設備和中央網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器之間中繼消息。它可以部署為專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )或通過(guò)集成商提供為公共網(wǎng)絡(luò )。雖然基于開(kāi)放標準，但來(lái)自不同制造商的 LoRa 設備依賴(lài)于美國公司 Semtech 的片上技術(shù)。

另一方面，Sigfox是法國的一家開(kāi)發(fā)專(zhuān)利專(zhuān)有技術(shù)的公司。Sigfox 推出并維護自己的網(wǎng)絡(luò )，有時(shí)通過(guò)合作伙伴關(guān)系，并直接從網(wǎng)絡(luò )訂閱中獲利。目前，Sigfox 在歐盟地區比在美國更受歡迎。

非蜂窩非授權頻段技術(shù)可以比以下蜂窩選項更好地為某些組織服務(wù)，因為它們更便宜。盡管如此，這些 LPWAN 的性能通常比標準許可的蜂窩技術(shù)更慢且可靠性更低。