蜂窝网络是如何为物联网服务的？

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蜂窝网络为我们所知道和喜爱的许多事情提供了主干，使我们能够访问互联网、乘车旅行、联系朋友、购物、观看视频等等。除了众所周知的个人应用之外，蜂窝网络在许多物联网应用中也发挥着至关重要的作用，并且在不断发展。

在过去的一些文章中，我们讨论了其他连接技术，包括无线网络、蓝牙和局域网。我们有这么多连接选项的原因是物联网应用可能非常不同，这意味着不同的需求。

尽管连接技术不断改进，但在功耗、范围和带宽之间总会有一个平衡点。过去，蜂窝连接侧重于范围和带宽，但以功耗为代价，这意味着它可以长距离发送大量数据，但会很快耗尽电池。对于连接到电源或可频繁充电的设备(如您的手机)，这是一个不错的选择，但对于需要远程传感器和设备连续使用数月或数年的物联网应用来说，这是不可行的。

然而，这并不全是关于蜂窝网络。你可能听说过2g、3g和4g的名字，但新的蜂窝技术，如nb-iot和lte-m，是专为物联网应用而设计的。5g也可能被证明对物联网和革命有益。

蜂窝网络是如何工作的？

当我们通过移动设备打电话、发短信或上网时，我们正在向附近的手机发射塔无线发送信号。这些蜂窝塔既接收我们的信号，又把它们发送给我们。蜂窝塔是基站的一部分，它与其他基站和互联网有有线连接，这有助于在比单个蜂窝塔更远的距离上传输信息。

像所有的无线通信技术一样，蜂窝网络使用电磁波来发送信息。正如您的收音机有不同的可调谐频带(例如，调谐到101.1意味着您正在收听101.1mhz)，无线通信技术也有其特定的频带。

如果所有的无线通信尝试使用相同的频率，会有太多的噪音和干扰，无法进行清晰的通信。因此，联邦通信委员会规定了哪些频段可以由谁使用，每个蜂窝载波都有一个允许其工作的特定频段(例如，verizon在746-757mhz和776-787mhz频段)。

然而，即使运营商有他们自己指定的频带，他们仍然需要考虑干扰。如果一个运营商的两个基站彼此靠近，并且以相同的频率工作，它们的信号将相互干扰，并给试图在该区域使用网络的人带来问题。

这个问题的解决方案也是下一个问题的答案。

为什么它被称为“蜂窝”网络？

它被称为蜂窝网络，因为网络运营商将该区域划分为“小区”。每个电池都有一个电池塔，其工作频率与相邻电池塔不同。例如，如果您使用六边形排列，这意味着您只需要7个不同的频率来确保相同的频率不会在相邻的小区中使用。

每个单元的面积取决于使用密度。在城市，每个社区之间的距离可能只有半英里，而在农村地区的距离可能高达五英里。

当用户在小区间移动时，他们的频率会自动改变，切换到新的小区发射塔。要管理大量同时在移动中使用同一网络的用户，幕后有许多事情要做。

g是什么意思？

尽管以上这些对你来说都是新的，但你几乎肯定听说过3g或4g之类的术语。这些分别指的是第三代和第四代。

每一代都是由国际电联无线电通信部(itu-r)定义的一套标准和技术。该组织负责管理国际无线电频谱和标准，这有助于确保频谱的有效利用。如果没有这样的制度和规则来控制谁可以使用什么频谱，不同的公司和组织可能会相互干扰，降低整体服务水平。

然而，应该注意的是，即使在相同的标准下，不同的技术可能仍然存在。例如，umts(通用移动通信系统)是主要在欧洲、日本和中国使用的3g技术，而cdma2000系统在北美和韩国使用。

1g、2g、3g和4g有什么区别？

自20世纪80年代初推出1g系统以来，每隔10年就推出新一代系统。每一代都带来了新的频段、更高的数据速率和新的传输技术(不向后兼容)。

因为每一代人都不一样，这就是为什么你的手机可能没有4g覆盖，但仍有3g(也是为什么你可能不会上网，但可以打电话和发短信)。

几家运营商已经宣布，他们将关闭2g网络，释放无线电频谱用于其他目的。任何使用2g无线电的机器都需要用新一代无线电替换它的无线电才能继续工作。

蜂窝连接是物联网的好选择吗？

这完全取决于您的具体用例。正如在引言中提到的，蜂窝电话从来就不适合许多物联网应用，因为它消耗大量电能，并且单位成本可能很高。这限制了蜂窝连接到具有直接供电、需要发送大量数据、不涉及大量设备以及位于人口密集区域的应用。

对于传感器/设备需要由电池供电的使用情况，不需要发送大量数据，有成千上万个设备，或者它们可能是远程的，因此手机不是合适的选择。但是有些事情正在改变。

运营商们正在推广新的蜂窝技术，比如专用于物联网的nb-iot和lte-m。虽然您仍然需要在人口密集的地区(靠近蜂窝塔)，但这些技术将提供低成本、低带宽和低功耗的连接，这将使目前许多高成本的新物联网使用案例成为可能。

由于许多运营商即将推出他们的服务，请注意这些蜂窝技术。

5g有什么用？

下一代蜂窝连接预计将带来革命性的变化，提供高达100gbps的速度(相比之下，目前4g的速度为1gbps)。这种巨大的带宽将成为未来许多应用(包括自主车辆、增强现实和虚拟现实等)的关键驱动力。)。

5g的变革效果之一可能是它可以取代物理电缆。城市和企业可以使用5g来满足他们的需求，而不是在有线基础设施上耗费大量时间和资源。这也为使用云打开了新的应用程序，云可能受到需要发送的数据量的限制，而不是依赖本地处理。

除了高带宽，5g还承诺超低延迟和高可靠性，这使得它成为工业物联网应用的一个贡献因素。未来的工厂可以放弃工业生产环境中的有线以太网，成为动态可重构工厂，这将随着新的需求而变化。

规格已于2017年12月达成一致，运营商已于2019年推出5g。5g不会立即释放其全部潜力，但它是一个非常令人兴奋的领域。