蜂窝网络的实际应用

电子发烧友网报道（文/黄山明）在智能家居日渐盛行的当下，网络连接已经成为智能家居的供氧通道，如果没有网络，这些家居的智能性将大打折扣，外界发出的信号也很难有效接收，同时也会错过来自云端的OTA升级。大多数家庭中解决这一问题依靠的是Wi-Fi网络，但随着智能家居的发展，Wi-Fi的局限性开始让蜂窝网络大展拳脚。

蜂窝物联网与智能家居

蜂窝网络其实早已经应用在物联网中，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，如智能家居等，而蜂窝网络便是一种解决方案。

蜂窝网络也被称为移动网络，被分为模拟蜂窝网络和数字蜂窝网络，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。

不过目前的3G、4G技术成本上不满足要求，2G虽然可以满足部分业务需求，不过由于技术落后，并不是一个可长期发展的解决方案。

从技术角度来看，物联网终端需要的是低速率、低带宽、低成本、低功耗的解决方案，为了满足这类应用的需求，3GPP制定了相应的Cat.1、Cat.0、NB-IoT等技术。包括如今5G技术的发展，也为了那些需要高速率传输的智能家居产品提供了相应的解决方案。

从市场来看，据工信部数据测算得出，截至2022年8月末，我国蜂窝物联网终端用户数量已经达到16.98亿户，实现了对16.78亿移动电话用户的历史性反超，占据移动终端连接数的比重超过了50%。

在发展速度上，2017-2022年蜂窝物联网终端用户数年增长率达到了50.81%，远远超过了移动电话用户数的增长。预计到2026年，蜂窝物联网终端用户规模将达到移动电话用户的2倍左右。

从公开数据中显示，随着智能家居设备数量的增长，以及受到家庭能源管理系统及家庭自动化系统等技术发展的影响，蜂窝网络开始在智能家居中盛行，2015年采用蜂窝技术连接的智能家居设备数量约为2010年的7倍。

据工信部数据显示，在产业链各方共同努力下，中国持续引领全球移动物联网发展，目前中国移动物联网连接数占全球比例已经超过70%。

以Cat.1为例，这项从2008年被发布的协议在当时并未得到重视，但随着LTE网络部署的扩张，让业内意识到，IoT时代下，需要无线连接的设备都将使用LTE网络。而Cat.1也将显著降低LTE芯片的成本和实现复杂度。因此，可以在包括M2M以及IoT等领域中发挥重要作用。

蜂窝网络的实际应用

蜂窝网络具有诸多优点，如高覆盖与高可靠性，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。并且运行了多年，其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。同时，运营商的资源整合能力也能够给智能家居系统整合更多资源，提供更多的服务。

但当蜂窝网络实际应用在智能家居上时，会发现有时候蜂窝信号往往达不到要求，因为房屋中的建筑材料、障碍物等，都会阻碍蜂窝信号的接收，可能会导致家庭中某些区域的信号微弱或者不存在。

这就需要使用到蜂窝增强器来解决信号弱的问题，这种产品类似于Wi-Fi增强器，技术原理也差不多，并且随着蜂窝网络在智能家居中应用得越来越普遍，对于蜂窝增强器的需求也将越来越旺盛。

目前在物联网市场中应用的最广泛的蜂窝网络当属NB-IoT，不过主要应用在水电、燃气表计等能源控制上，对于真正的智能家居产品涉及并不多，因此主要能够应用在智能家居上的通信技术集中在Cat.0、Cat.1以及5G。

从应用场景来看，由于Cat.1的下载速率可以达到10Mbps，可以满足智能家居系统中视频监控的需求，应用在智能摄像头、智能猫眼、智能门锁的场景都可以。并且Cat.1的室内外网络覆盖率达到99%以上，覆盖能力比自组网更强，传输可靠性以及安全性更高。

除了视频监控以外，还可以应用在智慧医疗领域，Cat.1的中速率足以支持语音助手，也能满足移动监控数据的需求。尤其在许多老年人居住环境中，自组网较为困难，但蜂窝网络仍然有覆盖，这时候使用相关Cat.1的医疗监控设备是最佳的选择。

Cat.0与Cat.1类似，不过其上行与下行速率仅为1Mbps，优点在于复杂度低，仅为Cat.1的50%，因此也应用在对视频清晰度要求不高的家庭安防监控场景中，以及相关的可穿戴设备上。

而随着5G技术的发展，对于那些高功耗、常供电的智能家居而言，5G可能会是一个更优的选择。由于5G的大带宽、高传输速率、更多的连接量，可以让用户在智能手机上更快地接受有关房屋状况的更多数据。

目前国内从事无线网络传输设备及器件的厂商也较多，如超讯通信、吉大通信、中科海讯、纵横通信、艾利特电子、天河电子、芯讯通、晶禾电子等。

小结

蜂窝网络可以作为非蜂窝网络的有效补充，在智能家居场景中，相比Wi-Fi、ZigBee等，覆盖率高、可靠性强、连接稳定，安全上也有保障。即便出现停电、断网的情况，但由于基站属于独立供电，并且还拥有备用电源，只要智能家居仍然有电，便能够通过蜂窝网络进行控制。

且蜂窝网络大多使用授权频段，且为中心控制结构，在干扰、频谱效率及服务质量上，都具有明显优势。　　

      审核编辑：彭静