关于连接的问答：物联网网络标准解读

物联网（IoT）一词已经在新闻中出现了好几年了，但今天我们看到，借助无线灯泡、通信回声点、连接恒温器、前门锁、门铃等，物联网设备的普及率很高。应用程序涵盖所有行业，包括工业4.0，也称为工业物联网（IIoT）。在这篇博客文章中，Tony Testa将深入了解物联网环境，概述这个市场在我们周围的无线世界中的适用和通信方式。

Tony，什么是物联网或智能设备？

智能或物联网设备能够以任何方式连接到互联网。这些设备还集成了传感器、功能软件等技术，并支持网络连接和执行器。

物联网设备将互联网连接扩展到台式机、笔记本电脑、智能手机和平板电脑以外的更多设备。这些设备都嵌入了通过互联网进行通信和交互的技术。它们可以实时做出决定并进行交互，有时候很少或根部无需人类输入。这些互连设备可创造一个生态系统，在这个生态系统中，每一个装置都可以互相对话，以实现家庭、企业和我们周围世界的自动化。

物联网智能设备推动了哪些技术和市场的发展？

需要全球或移动覆盖的物联网应用将主要采用 LEE、NB-IoT 和 5G 等蜂窝技术。其他应用则依赖于无牌频带的低功耗无线接入网络 (WAN) 技术，如 Sigfox 或 LoRaWAN（长距离 WAN）。大多数将使用数据吞吐能力不同的短距离或中距离无线技术，如 Bluetooth®、Wi-Fi、Zigbee、Thread、超宽带等。

影响市场发展的因素有许多，如家庭监控日益重要并开始普及，节能低碳排放解决方案需求的不断增长，以及智能家居产品的扩展等。

尽管 COVID-19 疫情对业内物联网智能设备的增长产生了影响，主要是由于一些生产放缓，但它也为一些独特的新应用提供了跳板。例如，医疗保健远程监控、社交距离位置测量以及 COVID 基本用品供应点等应用明显增加。此外，由于 COVID 疫情要求人们在家工作 (WFH)，使用 Wi-Fi 的音频/视频流量大幅增加。总的来说，通过连接产品、服务和最终用户，实现顺畅的数据流以及实时决策，物联网应用已得到广泛普及。实践证明，物联网可提高自动化系统的效率、质量和一致性。几家大中小型全球企业开始投入巨资部署物联网基础设施。随着大多数企业将其传统工艺流程转向物联网技术，物联网有望在制造业、照明、HVAC、安保、医疗保健和娱乐等领域得到广泛应用。

您能谈谈物联网边缘计算的工作原理吗？

一段时间以来，人们对无线网络容量和智能化的需求不断增加。由于数字化转型，出现了一种新的 IT 基础设施模式，其容量、计算、连接和云计算技术与设备越来越接近。这样就更加接近网络边缘，或边缘计算。

边缘计算改变了数据处理和交付方式。物联网设备继续影响着边缘计算系统。Gartner 将边缘计算定义为“分布式计算拓扑结构的组成部分，其中信息处理单元位于边缘附近，而事物和人类就在这里生成或使用这些信息。”因此，边缘计算的核心就是在收集数据的设备附近进行计算和数据存储，而不是依赖于数千英里之外的某个中心位置。这样可确保实时处理数据，不会出现影响性能的延迟性问题。此外，本地处理数据可减少需在中央位置或云端位置处理的数据量。这样做的结果可想而知，它可使搭载了传感器和执行器的智能设备能够在接口最少或无接口的情况下做出实时决策并采取行动。

物联网设备可连接至互联网以接收或发送数据至云端，其指数级增长推动了边缘计算的发展。许多物联网设备在运行期间都会生成海量数据，从而使边缘计算成为提高物联网网络性能的必要条件。此外，这使得物联网设备制造商能够增加设备的复杂性，如添加软件、射频无线通信、电源管理和管理功能。

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物联网网络使用的技术标准有哪些？

物联网具有多样性和多面性，所以没有通用标准。根据应用的不同，每个通信解决方案都有其优缺点。

例如：低功耗广域网 (LPWAN) 可利用小型的低成本电池实现数年的远程通信。这些技术旨在支持覆盖广大工业和商业园区的大规模物联网网络。LPWAN 可连接所有支持远程监控、智能计量、楼宇控制等应用的物联网传感器，而且经过优化，能够以低数据速率发送少量数据，因此非常适合无需高带宽的非时间敏感型应用。 对于使用电池供电传感器的大多数物联网应用来说，蜂窝网络并不可行。这些网络适合车联网或运输和物流领域的车队管理等应用。下一代 5G 具有高速移动支持功能和超低延迟性，将是无人驾驶汽车和增强现实的未来解决方案。5G 和未来的 6G 还有望实现公共安全的实时视频监控功能以及实时移动传输。

对于使用电池供电传感器的大多数物联网应用来说，蜂窝网络并不可行。这些网络适合车联网或运输和物流领域的车队管理等应用。下一代 5G 具有高速移动支持功能和超低延迟性，将是无人驾驶汽车和增强现实的未来解决方案。5G 和未来的 6G 还有望实现公共安全的实时视频监控功能以及实时移动传输。

ZigBee、Thread 和 Z-Wave 均为短距离低功耗无线标准，通常部署在网状网络中，通过在多个传感器节点上转发传感器数据来扩大覆盖范围。这些标准的数据速率均高于 LPWAN，且具有更高能效。远程控制、照明、家庭监控/传感器、遥控锁以及遥控百叶窗等应用都非常适合采用该技术。通过简化多个系统的网状网络，并利用 Wi-Fi 基础设施的回程支持功能，还可为家庭和企业自动化领域的 Wi-Fi 网状网络提供补充。

蓝牙和 Bluetooth Low Energy 也是短距离通信技术，非常适用于消费类物联网市场。蓝牙技术优化为 Bluetooth Low Energy (BLE)，可降低功耗，以满足消费类物联网应用的需求。如今，BLE 广泛用于可穿戴设备、智能手机、门锁和健康监测领域。Bluetooth Mesh，一种新型蓝牙技术，是从现有的 BLE 派生出来的，具有更强的可扩展性，尤其是可用于零售业的 BLE 信标网络、店内导航和内容监控。

射频识别 (RFID) 是一种将 RFID 标签的数据用于附近无线阅读器的技术。这些技术广泛用于库存和生产规划应用，以及企业供应链管理的优化。该技术有助于实现和创造新的物联网应用，如智能货架、自助收银以及其他常见零售服务。

最后，大家熟知的 Wi-Fi 可提供高吞吐量的数据传输，适用于连接智能家电、安保摄像头和其他家用电器的智能家居和智能企业环境。最新一代 Wi-Fi（如 Wi-Fi 6 和 6E）可进一步提高数据吞吐量。Wi-Fi6/6E 可通过在每个房间设置一个 pod 来建立潜在的智能家居连接，从而在整个家庭覆盖范围内实现到云端的稳健回程，同时在每个节点上使用其他局域技术，提供网状连接。它将改变游戏、零售、娱乐和商业领域的用户体验，并在不久的将来进入车载信息娱乐和车载诊断网络领域。

这些系统的共存带来了射频和设计方面的挑战。为提高多标准共存，行业一直都在寻找能够将最终用户聚集的设备简化成一个通用生态系统的方法和实施方案。由 Amazon、Apple 和 Google 提出的 Project Connected Home over IP (CHIP) 计划旨在交付能够实现多个生态系统/技术/平台的互操作性的规范和开源代码。这一举措可简化家庭网络通信，向消费者提供简单的即插即用功能，旨在解决智能家居中长期存在的复杂性和多协议问题。

Tony 的结语

物联网不仅仅是一个流行词语，它还是数字技术发展的重要推动力。它已经改变了许多消费者和企业，包括创造全新的业务模式和就业机会。尽管 COVID 疫情造成许多领域发展放缓，但物联网仍在快速向前推进。总的来说，物联网并不是单一的技术，而是许多在逐步改变我们生活的技术组合。物联网将是数字技术融入我们现实生活的关键。

审核编辑 黄昊宇