蜂窝通信在物联网与车联网中的作用有哪些？

什么是蜂窝网络

蜂窝网络被称为移动网络，又可分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络，主要区别于传输信息的方式。名字的缘由主要是由于网络覆盖的各通信基地台的信号覆盖呈现六边形，形似蜂窝，因此被称为蜂窝网络。

蜂窝网络组成主要有以下三部分：移动站，基站子系统，网络子系统。移动站就是网络终端设备，比如手机或者一些蜂窝工控设备。基站子系统包括移动基站、无线收发设备、专用网络、无线的数字设备等等。子系统可以看作是无线网络与有线网络之间的转换器。

蜂窝网络为我们所了解和喜爱的许多事物提供了骨干，使我们能够访问互联网、乘车、与朋友联系、购物、观看视频等。除了众所周知的个人应用外，蜂窝网络在许多物联网应用中也起着至关重要的作用，并且在不断发展。

▍蜂窝网络在物联网中的作用

在物联网中，很大一部分应用其实对数据速率要求并不高，但对于终端功耗、成本的要求较为苛刻，并且由于这些终端数量巨大且分布范围广，需要范围宽广的无线网络提供完全覆盖，例如联网的路灯、智能停车收费和智能水电表，以及无数的工业应用和农业应用，都因蜂窝网络迎来了巨大变化。

蜂窝网络具备高覆盖与高可靠性的优势，在户外覆盖率可以实现99%以上，并且基础设施完善，可靠性高，且可信赖性同样也很高，与其他通信技术相比，蜂窝技术在距离、覆盖、稳定性等方面都有着一定优势，可以形成互补。

▍蜂窝网络的优势

●覆盖范围广

由于蜂窝物联网使用现有的移动网络，因此已经存在广泛的覆盖范围。一个人也可以处理设备在各个国家和城市的分布。这对于任何信息至关重要的物联网项目都是必要的，尤其是对于属性、移动性和其他技术公司活动的监视。

●远程管理

定期测试和监视任何涉及蜂窝物联网设备的物理设备非常重要。您可以使用在线物联网系统远程监视链接的已连接设备并对其进行故障排除，而不受地理位置的影响。此优点意味着可以通知服务技术人员，而不必在每个系统中搜索异常情况。因此，蜂窝连接消除了干扰，并大大减少了与现场服务相关的费用。

●个人网络和保护工具

为了防止非法披露，每个物联网应用程序都需要安全协议。这对于所有敏感数据跟踪设备(例如医疗应用程序或欺诈性应用程序)尤其重要。为了给用户、网络和数据增加保护层，蜂窝物联网设备可以使用专用网络技术，例如VPN、APN和IPsec协议。

什么是“蜂窝物联网”，我们为什么要关注它?目前主要的蜂窝技术又哪些?今天我们来简要探讨一下。

蜂窝物联网是一种利用蜂窝技术将实体物件(例如传感器)连接到互联网的方式，即物与物之间能够实现在与手机网络相同的移动网络上进行网络连接。基础架构的简单性以及与5G的相结合，使蜂窝物联网在未来的万物互联中扮演着重要角色。

什么是蜂窝物联网?蜂窝物联网有什么好处?

尽管很多人无法回答“什么是蜂窝物联网?”这个问题。但是大多数人却对这种基础技术非常“熟悉”，而且每天都在使用。蜂窝网络将我们的手机连接到百度地图、微博和微信等移动APP上;可以传递文字、图片、语音及视频等内容。

不过，蜂窝网络技术的应用不仅仅停留在家人朋友之间的相互沟通交流。现在，我们还看到了它与我们身边的物体进行连接所带来的价值。例如联网的路灯、智能停车收费和智能水电表，以及无数的工业应用和农业应用，都因连接的可用性迎来了巨大变化。

据爱立信的预测，到2023年，连接到已经部署的蜂窝物联网网络的设备数量将以19%的年复合增长率增长。这意味着，到2023年，预计将有超过200亿台IoT设备连接在一起，尤其是在LTE和5G上，其中大部分应用将主要集中在中国和东北亚地区。

什么是蜂窝物联网?蜂窝物联网有什么好处?

图片来源: Ericsson Mobility Report (2018)

什么是蜂窝物联网?

这是一种使用与手机通信基本相同的连接技术将物体(例如传感器)连接到互联网的方式。也因此，我们无需再建新的专用网络来连接IoT设备，直接使用与智能手机相同的移动网络即可。蜂窝物联网为低功率广域网(LPWAN)提供了可用的替代方案，例如“ LoRaWAN”和“ Sigfox” 这些，它们运行在未授权频段上。

为什么蜂窝物联网能快速扩张?

因为目前蜂窝网络现已遍布全球，因此我们无需建立任何新的物理基础设施来支持蜂窝物联网。但是很长一段时间以来，具有蜂窝功能的IoT设备因供电问题，从而限制了它们的应用范围。现在随着大量新的支持蜂窝功能的低功耗传感器的出现，仅需要很小的电量就可以在相当长的距离内传输一定量的数据。而且，随着5G的到来，蜂窝物联网将迎来更好的发展。

蜂窝物联网的两种主要技术：LTE-M和NB-IOT

实际上，当前所有的蜂窝物联网应用都使用以下两种技术之一：LTE-M或NB-IoT。尽管两种蜂窝物联网技术之间存在重要的针对特定应用的区别，但通常还是根据所在地区的蜂窝基础设施标准是LTE还是GSM来选择到底使用哪一种。就目前全球情况来，LTE覆盖的地区主要是美国、荷兰、爱尔兰和澳大利亚拥等国家，而GSM主要应用于亚洲、东欧和非洲等国家和地区。

LTE-M

如上所述，LTE在美国、荷兰和爱尔兰等地区基本实现了全国性覆盖，并且在大多数主要国家和地区都正在进行相关部署和试验。在蜂窝物联网应用中，它可能会超过GSM。

LTE-M代表“机器的长期进化”，是一种网络标准，允许IoT设备搭载在现有的蜂窝网络上。只需进行 软件更新，支持LTE-M的设备就可以与云端服务进行通信，就像我们在刷微博一样。通常来讲，LTE-M设备最适合对实时数据传输要求比较高的“重要关键”应用，例如自动驾驶汽车或智慧城市中的应急设备。

NB-IoT

NB-IoT意为：窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)，非常适合应用在没有良好LTE覆盖的区域，或者仅需要传输少量信息的项目应用，例如在智能农业中土壤传感器的应用或智慧城市中能源使用监控传感器等等。NB-IoT仅使用总带宽基站的一小部分资源。如果要部署在以GSM为标准蜂窝技术的区域(特别是在欧洲以及非洲和亚洲的发展中国家和地区)，或者所需要用到项目仅需要定期通过互联网发送少量数据，NB-IoT就比较适合。

5G

尽管运营商们已经围绕5G进行了大肆宣传，但从本质上来讲与前几代技术也一样;只不过5G传输速率更快、带宽容量更大，可以接入的设备更多。不过由于5G建设部署进展速度和覆盖区域广度以及资费等问题，在未来很长一段时间内，5G和LTE以及GSM将协同持续作为蜂窝物联网应用的基础网络支撑。

在工业物联网方面，5G技术将大放异彩，例如超安全的私有5G网络将能够在制造或物流环境中为成千上万的设备提供连接，其速度是现有网络的10倍。

什么是蜂窝物联网?蜂窝物联网有什么好处?

图片来源: Ericsson Mobility Report (2018)

而在消费者端，5G也将释放出巨大的能量，5G将使得无人驾驶汽车或沉浸式VR&AR成为现实。

蜂窝物联网的好处

蜂窝连接与物联网的优势是广泛的：

覆盖范围：蜂窝网络无处不在、成熟且可靠。

全球范围：没有其他网络技术具有蜂窝网络的覆盖范围。

安全性：基于SIM的身份验证和VPN隧道的使用使蜂窝网络成为最安全的选择。

安装：开箱即用，无需本地安装或技术专业知识。

低/无功率：蜂窝模块可以消耗约8mA的功率，并且在断电的情况下网络仍然可用。

在安全性、覆盖范围和可用性方面，很难与蜂窝网络竞争。

全球蜂窝覆盖

对于全球物联网部署，蜂窝连接被广泛认为是最合乎逻辑和最可靠的连接选项。无需构建新的基础设施，也无需添加额外的网络网关来支持远程部署。您只需连接到已经就位的信号塔。

蜂窝漫游是另一个考虑因素。您是否提供了一种可以部署到世界上未知地点或在区域之间移动的解决方案?随着蜂窝物联网项目从一个地方转移到另一个地方，您的蜂窝提供商必须与合作运营商达成协议，以促进跨地区的无缝连接，而无需更改SIM。