物联网的连接性将塑造2020年及以后的新标准

王雄

连接性是物联网的基础，其所选的无线技术对任何物联网项目的成功都会产生深远影响。因此，技术领导者一直在寻找新的无线技术趋势，以揭示潜在的业务价值和采用机会。文中确定了4个新兴的物联网连接标准，这些标准将在2020年及以后塑造数字格局。

基于标准的低功耗广域网（LPWAN）

低功耗广域网专为低带宽、低计算端点而设计，以在庞大、结构密集型环境中提供高能效和经济实惠的物联网连接。就电池寿命、设备和网络连接成本以及易于实施性而言，目前还没有哪种无线类别可以超越低功耗广域网。由于这种独特的功能组合，低功耗广域网已经成为工业物联网、智能建筑和智慧城市领域中大规模、耐延迟传感器网络的关键驱动力。

尽管现在有太多的低功耗广域网协议可用，但您可能希望了解基于标准的技术的独特优势。鉴于物联网设备的爆发式增长，服务质量、可扩展性和互操作性将成为无线决策的主要标准。基于运营商的标准，如NB-IoT，LTE-M，MYTHINGS，已经出现，以补充专有技术（例如LoRa，Sigfox等），并专门满足这些要求。

在应用方面，NB-IoT和其他基于运营商的低功耗广域网标准将成为未来智慧城市网络的核心支柱。利用现有的蜂窝移动基础设施，这些受控网络在城市地区提供广泛的覆盖范围，同时消除了搭建基础设施的费用。另一方面，对于数据安全和所有权占主导地位的工业部署，私有部署解决方案（如MYTHINGS）将成为首选。此外，工业设施往往位于偏远地区，而这些地区的网络运营商服务水平往往比较差。

5G

最新的蜂窝移动标准一直是一个热门话题。尽管多个国家电信运营商自2019年以来相继宣布推出下一代蜂窝网络，即3GPP Release 16，但“全面5G愿景”仍未实现。计划2020年底完成的第16版将对超可靠、低延迟通信（URLLC）进行重大改进。除此之外，作为“5G效率”路线图的一部分，还将引入一系列改进措施，包括减少网络拥塞、提高能效和增强移动性。

除了在消费者移动市场中的既定角色之外，5G还被认为是其他新兴技术趋势（如增强/虚拟现实和连网汽车）的主要催化剂。该技术为城市地区的物联网提供可靠且无处不在的连接，并将在远程医疗创新以及公共安全和關键任务通信方面发挥重要作用。

就工业物联网而言，5G被定位为工厂自动化时间敏感网络的核心推动者。随着专有5G部署的引入，蜂窝移动运营商致力于解决工业用户日益严重的安全和数据所有权问题。然而，高昂的成本和新生的硬件（基站）支持，仍然在专有5G网络的业务用例中留下了一个很大的问号。

WiFi 6

虽然WiFi 6（802.11.ax）这个术语已经存在一段时间了，但其完整规格和正式发布也只是在去年下半年。考虑到WiFi在我们日常生活中的盛行，今年新一代WiFi在CES上获得热烈关注也就不足为奇了。现在已经有大量兼容设备，随着硬件价格的持续下降，2020年有望成为采用WiFi 6的一个重要转折点。

WiFi 6相对于其先前版本上的升级主要是大大提高了整体网络带宽。此外，虽然超高清视频流可能是您想到的第一件事，但提高的吞吐量旨在解决更具体的物联网挑战———设备共存。WiFi 6的目标不是让单个设备拥有闪电般的速度，而是旨在同时支持路由器上更多数量的端点，并且不会影响每台设备的数据吞吐量。为此，该标准允许在每次传输中打包更多数据，并且将总使用频谱划分为更多通道以同时传输数据流。

与前几代一样，WiFi 6将成为家庭和企业网络中宽带物联网的骨干。同时，通过缓解拥堵问题，该技术将提升公共WiFi基础设施的水平，并通过新的数字移动服务改善用户体验。车载信息娱乐系统和车载诊断网络将是WiFi 6最具颠覆性的用例，然而，开发工作可能还需要更多时间。

蓝牙5.X

蓝牙5.0建立在蓝牙低能耗（BLE）规范的基础上，在吞吐量、速度和覆盖范围方面带来了重大飞跃。以前，BLE的使用仅限于低吞吐量的端点，如信标和可穿戴设备，因此，任何形式的音频传输都需要经典的耗电蓝牙协议。如今，蓝牙5.0提供了一个高能效选项，可以流式传输音频和发送大数据文件，而不会快速耗尽设备电池。如果速度不是最重要的要求，则蓝牙5.0还允许设备以低数据速率进行通信，以换取高达200米的改进范围，从而使这项技术成为下一代智能家居设备的理想选择。

蓝牙5.1和最近的5.2是第五代蓝牙的2个比较新的衍生版本。虽然与蓝牙5.0没有太大的不同，但它们为高精度的方向定位和室内导航服务提供了引人注目的功能。该协议采用创新的到达角和离去角（AoD）技术，以实现亚米级定位能力。另一方面，这些方法的缺点在于固定定位接收器或信标的复杂且昂贵的硬件设计，因为它们需要天线阵列来接收或传输信号。

蓝牙5版本支持基于网格的体系结构，以扩展室内定位系统和低功耗工业传感器网络的范围。然而，值得注意的是，网状拓扑本质上是能源密集型的，在大规模部署物联网设备时，网络规划和配置可能是一项重大任务。

通常情况下，工业和企业用户最终会采用一种混合的、不断发展的架构，该架构融合了多种无线技术，以充分利用物联网的潜力。在这种情况下，设计灵活、稳健和向后兼容的无线基础设施将是最重要的，它可以无缝扩展以满足不断变化的需求，而且，这应该从物联网项目一开始就考虑。