物聯網的連接性將塑造2020年及以后的新標準

王雄

連接性是物聯網的基礎，其所選的無線技術對任何物聯網項目的成功都會產生深遠影響。因此，技術領導者一直在尋找新的無線技術趨勢，以揭示潛在的業務價值和采用機會。文中確定了4個新興的物聯網連接標準，這些標準將在2020年及以后塑造數字格局。

基于標準的低功耗廣域網（LPWAN）

低功耗廣域網專為低帶寬、低計算端點而設計，以在龐大、結構密集型環境中提供高能效和經濟實惠的物聯網連接。就電池壽命、設備和網絡連接成本以及易于實施性而言，目前還沒有哪種無線類別可以超越低功耗廣域網。由于這種獨特的功能組合，低功耗廣域網已經成為工業物聯網、智能建筑和智慧城市領域中大規模、耐延遲傳感器網絡的關鍵驅動力。

盡管現在有太多的低功耗廣域網協議可用，但您可能希望了解基于標準的技術的獨特優勢。鑒于物聯網設備的爆發式增長，服務質量、可擴展性和互操作性將成為無線決策的主要標準。基于運營商的標準，如NB-IoT，LTE-M，MYTHINGS，已經出現，以補充專有技術（例如LoRa，Sigfox等），并專門滿足這些要求。

在應用方面，NB-IoT和其他基于運營商的低功耗廣域網標準將成為未來智慧城市網絡的核心支柱。利用現有的蜂窩移動基礎設施，這些受控網絡在城市地區提供廣泛的覆蓋范圍，同時消除了搭建基礎設施的費用。另一方面，對于數據安全和所有權占主導地位的工業部署，私有部署解決方案（如MYTHINGS）將成為首選。此外，工業設施往往位于偏遠地區，而這些地區的網絡運營商服務水平往往比較差。

5G

最新的蜂窩移動標準一直是一個熱門話題。盡管多個國家電信運營商自2019年以來相繼宣布推出下一代蜂窩網絡，即3GPP Release 16，但“全面5G愿景”仍未實現。計劃2020年底完成的第16版將對超可靠、低延遲通信（URLLC）進行重大改進。除此之外，作為“5G效率”路線圖的一部分，還將引入一系列改進措施，包括減少網絡擁塞、提高能效和增強移動性。

除了在消費者移動市場中的既定角色之外，5G還被認為是其他新興技術趨勢（如增強/虛擬現實和連網汽車）的主要催化劑。該技術為城市地區的物聯網提供可靠且無處不在的連接，并將在遠程醫療創新以及公共安全和關鍵任務通信方面發揮重要作用。

就工業物聯網而言，5G被定位為工廠自動化時間敏感網絡的核心推動者。隨著專有5G部署的引入，蜂窩移動運營商致力于解決工業用戶日益嚴重的安全和數據所有權問題。然而，高昂的成本和新生的硬件（基站）支持，仍然在專有5G網絡的業務用例中留下了一個很大的問號。

WiFi 6

雖然WiFi 6（802.11.ax）這個術語已經存在一段時間了，但其完整規格和正式發布也只是在去年下半年。考慮到WiFi在我們日常生活中的盛行，今年新一代WiFi在CES上獲得熱烈關注也就不足為奇了。現在已經有大量兼容設備，隨著硬件價格的持續下降，2020年有望成為采用WiFi 6的一個重要轉折點。

WiFi 6相對于其先前版本上的升級主要是大大提高了整體網絡帶寬。此外，雖然超高清視頻流可能是您想到的第一件事，但提高的吞吐量旨在解決更具體的物聯網挑戰———設備共存。WiFi 6的目標不是讓單個設備擁有閃電般的速度，而是旨在同時支持路由器上更多數量的端點，并且不會影響每臺設備的數據吞吐量。為此，該標準允許在每次傳輸中打包更多數據，并且將總使用頻譜劃分為更多通道以同時傳輸數據流。

與前幾代一樣，WiFi 6將成為家庭和企業網絡中寬帶物聯網的骨干。同時，通過緩解擁堵問題，該技術將提升公共WiFi基礎設施的水平，并通過新的數字移動服務改善用戶體驗。車載信息娛樂系統和車載診斷網絡將是WiFi 6最具顛覆性的用例，然而，開發工作可能還需要更多時間。

藍牙5.X

藍牙5.0建立在藍牙低能耗（BLE）規范的基礎上，在吞吐量、速度和覆蓋范圍方面帶來了重大飛躍。以前，BLE的使用僅限于低吞吐量的端點，如信標和可穿戴設備，因此，任何形式的音頻傳輸都需要經典的耗電藍牙協議。如今，藍牙5.0提供了一個高能效選項，可以流式傳輸音頻和發送大數據文件，而不會快速耗盡設備電池。如果速度不是最重要的要求，則藍牙5.0還允許設備以低數據速率進行通信，以換取高達200米的改進范圍，從而使這項技術成為下一代智能家居設備的理想選擇。

藍牙5.1和最近的5.2是第五代藍牙的2個比較新的衍生版本。雖然與藍牙5.0沒有太大的不同，但它們為高精度的方向定位和室內導航服務提供了引人注目的功能。該協議采用創新的到達角和離去角（AoD）技術，以實現亞米級定位能力。另一方面，這些方法的缺點在于固定定位接收器或信標的復雜且昂貴的硬件設計，因為它們需要天線陣列來接收或傳輸信號。

藍牙5版本支持基于網格的體系結構，以擴展室內定位系統和低功耗工業傳感器網絡的范圍。然而，值得注意的是，網狀拓撲本質上是能源密集型的，在大規模部署物聯網設備時，網絡規劃和配置可能是一項重大任務。

通常情況下，工業和企業用戶最終會采用一種混合的、不斷發展的架構，該架構融合了多種無線技術，以充分利用物聯網的潛力。在這種情況下，設計靈活、穩健和向后兼容的無線基礎設施將是最重要的，它可以無縫擴展以滿足不斷變化的需求，而且，這應該從物聯網項目一開始就考慮。