看看物聯網連接的碎片化格局

2021-06-03

看看物聯網連接的碎片化格局

雖然物聯網的用例比比皆是，部署也在迅速增長，但技術格局仍然會讓新人不知所措。本文概述了無線連接協議及其各自的優勢、劣勢和推薦的應用領域。

不斷擴展的物聯網

企業和政府機構正在利用物聯網 (IoT) 技術最大限度地提高效率并降低運營費用，同時改善向其選民提供的服務。通過實施互聯解決方案，物聯網正在推動各種垂直行業的進步，包括公用事業、互聯汽車、農業、醫療保健、交通以及企業和家庭的安全。物聯網還推動了新的創新機會——解決問題的同時帶來全球經濟和環境變化。

物聯網在過去幾年的增長及其未來的市場潛力都令人印象深刻。市場情報公司國際數據公司 (IDC) 估計 ，2020 年物聯網支出約為 7420 億美元。展望未來，IDC 的物聯網支出指南預計，在 2020-2024 年的預測期內，全球物聯網將實現 11.3% 的復合年增長率（CAGR）。

無線物聯網連接選項

在連接設備方面，網絡技術格局仍然復雜且分散，沒有一種萬能協議能夠解決所有物聯網用例。每個連接選項都在功耗、帶寬和范圍之間進行權衡，如下圖所示：

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

為了幫助理解這一連接難題，以下是前六大無線類別的概述，詳細介紹了它們的獨特優勢/劣勢、功耗、范圍和帶寬能力。

短程解決方案

以下三個物聯網連接選項在小距離內傳輸數據——通常在收集數據的“事物”與處理數據或通過互聯網將數據發送到另一個（通常是云）平臺進行處理的集線器或網關之間的距離小于 150 米.

無線上網

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

Wi-Fi 是辦公環境和智能工廠的理想選擇，在這些環境中，監控生產效率的傳感器經常發送數據，但僅限于相對較小的物理范圍。雖然技術上適用于智能辦公室和類似的企業或公共空間，但出于安全原因，IT 部門通常不允許在其網絡上使用 IoT 設備。

藍牙/低功耗藍牙

與 Wi-Fi 一樣，藍牙技術可以連續發送數據，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對點或點對多點數據交換。

低功耗藍牙 (BLE) 針對功耗進行了優化，后來被引入小型消費物聯網應用，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。

網狀網絡（Zigbee、Z-Wave、Thread）

這些解決方案使用網狀拓撲進行部署，通過在附近分布的多個無線傳感器節點上中繼傳感器數據來擴展覆蓋范圍。受電節點合作分發數據。 Zigbee 和類似的網狀協議（例如，  Z-Wave、  Thread）在中等物理范圍（小于 100 米）內運行最佳。

網狀網絡連接最常用于智能家居或智能建筑空間中的無線控制和監控應用，例如互聯照明、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 (LPWAN) 是任何允許長距離通信（從網關設備到端點的信號范圍至少為 500 米）并使用最小功率的網絡的總稱。它們最適合發送少量且不頻繁且時間不太敏感的數據的用例，例如智能公用事業計量、資產跟蹤、智能農業、環境監測、設施管理、占用檢測和消耗品監測。LPWAN 連接分為兩類：未授權頻率和授權頻率。

未經許可的 LPWAN（LoRaWAN、Sigfox）

大約 25 種不同的 LPWAN 技術使用未經許可的頻率，但 LoRaWAN 和 Sigfox 已成為該領域的明顯領導者。

LoRaWAN 是由LoRa 聯盟開發和維護的遠程 LPWAN 規范，該 聯盟是一個擁有 500 多家全球成員公司的非營利組織。LoRaWAN 架構利用網關在終端設備和中央網絡服務器之間中繼消息。它可以部署為專用網絡或通過集成商提供為公共網絡。雖然基于開放標準，但來自不同制造商的 LoRa 設備依賴于美國公司 Semtech 的片上技術。

另一方面，Sigfox是法國的一家開發專利專有技術的公司。Sigfox 推出并維護自己的網絡，有時通過合作伙伴關系，并直接從網絡訂閱中獲利。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可以比以下蜂窩選項更好地為某些組織服務，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更慢且可靠性更低。