当我们正在惊叹它的极速之时,作为下一代的Wi-Fi 7已经崭露头角,延续了20多年前推出的这项技术令人印象深刻的演变。Wi-Fi 7将提供哪些新功能?谁会需要Wi-Fi 7?
Wi-Fi 6标准在2019年中正式发布,电气电子工程师学会为其定义的名称为IEEE 80211ax,负责商业认证的Wi-Fi联盟为了方便宣传而称作Wi-Fi 6。Wi-Fi 6名称的诞生,让它与5G一样成为了浅显易懂的 科技 名词。
从性能上来看,Wi-Fi 6标准同时支持24GHz/5GHz频段,拥有8 8 MU-MIMO,可以同时向8个终端共享上行、下行的MU-MIMO数据包。
2019年第三季度开始,一些主流厂商陆续进入Wi-Fi 6市场,首批Wi-Fi 6产品2019年第三季度销售规模为470万美元。IDC《中国WLAN市场季度跟踪报告,2020年第四季度》报告显示,2020年,WLAN市场总体规模已经达到87亿美元,其中Wi-Fi 6占比312%,规模达27亿美元,Wi-Fi 6疫情期间逆势上涨的最主要原因是网络成为各数字化远程项目中的必要支持。IDC预测,2021年,Wi-Fi 6将继续扩大市场份额,中国市场将接近47亿美元的市场规模。
与Wi-Fi 6相比,Wi-Fi 6E不属于Wi-Fi的新版本,而属于Wi-Fi 6的升级版。Wi-Fi 6E除了支持Wi-Fi 6原本使用的24GHz/5GHz频段外,还拓展了一个6GHz频段。需指出的是,目前只有美国、韩国和智利等少数国家已经明确将6GHz频段开放给Wi-Fi使用,欧洲预计在2021年6月底之前开放。
Wi-Fi 6E来了,Wi-Fi 7离我们还有多远?近期,IEEE8021标准委员会一个工作小组公布了80211be标准(即Wi-Fi 7)细节,表示已经在下一代WLAN规格标准订定上取得不错的进展,Wi-Fi 7预计2024年底问世。
关于下一代Wi-Fi技术(80211be,即Wi-Fi 7)Wi-Fi 联盟早在2018年5月就开始初始建组,并于2019年初进入立项组,目前协议组对其的命名是IEEE 80211 EHT(Extremely High Throughput,极高吞吐量),可见其在吞吐上将会有巨大的优势
并且现在高通也已经在进行Wi-Fi 7的相关研发,网络速度会相较Wi-Fi 6再增加一倍。此外,Wi-Fi 7也可以结合多个频谱,因此在影音上也会提供更高画质的体验。除了高通之外,博通、联发科等网络芯片大厂也在积极研发Wi-Fi 7芯片。
不过想要看到Wi-Fi 7实际产品,则现在还言之过早,也许再过2年到3年才有机会看到Wi-Fi 7。由于Wi-Fi 7设备标准IEEE 80211be的最终版本将于2024年上半年发布,基于Wi-Fi 7的产品可能会在2024年下半年在终端市场上架。
虽然Wi-Fi 7还没有推出,很多新功能仍在定义中,但新标准的进展向我们展示了Wi-Fi技术发展的轨迹 —— Wi-Fi将走向何方,我们可以期待它带来什么,以及变化的速度将会如何。
Wi-Fi 6标志着Wi-Fi 5向前迈进了一大步,Wi-Fi 6的改进让吞吐量大大增加。它从根本上改变了Wi-Fi传输和管理流量的方式,这提高了技术的整体质量、可靠性和安全性。
Wi-Fi 7将在同样的方向上进一步推动Wi-Fi的发展。例如在技术规格上,80211ax(Wi-Fi 6)标准使用的是1024-QAM调制,最大频宽支持160MHz,理论最高速率为96Gbps,而80211be(Wi-Fi 7)预计将进一步升级调制方式,直接使用4096-QAM调制,由于物理层的提升,极大地扩充了传输数据容量。
与80211ax比较,80211be将会有以下改进:
MIMO增强
相比Wi-Fi 6的8个数据流同时工作的多用户多输出(MU-MIMO),Wi-Fi 7将升级至支持最高(Tx:16,Rx:16)数据流,可大幅提升无线频宽和客户端支持数据,同时引入了更加先进的CMU-MIMO。其中,C代表Coordinated(协同),意为16条数据流可以不由一个接入点提供,而是可由多部无线路由器同时提供,这正好用于近年普及的Mesh WiFi网络,让终端同时连接多部Mesh无线路由器。也就是说,未来Wi-Fi 7时代,天线的数量会有更多的增加。
新增6GHz频谱,三频同时工作
Wi-Fi 6标准使用了24GHz和5GHz两个频段,不久前升级版的Wi-Fi 6E引入了新的6GHz频谱。Wi-Fi 7将继续支持6GHz频段,三个频段可以同时连接工作,将单个信道的宽度从Wi-Fi 6的160MHz扩展到320MHz。Wi-Fi 7还将支持160+160MHz、240+180MHZ和160+80MHz信道以组合非连续频谱块,也意味着能提供更高质量的网络连接。
升级至4096-QAM
在线技术中,信号调制极为重要,Wi-Fi 6标准使用的是1024-QAM调制技术,而WiFi 7预计将升级调制方式,直接使用4096-QAM,4096QAM能带来更大的数据容量。所以Wi-Fi 7最终速度可以达到30Gbps,是目前推出的最快Wi-Fi 6速度96Gbps的三倍。
更低的延迟
通过引入多链路 *** 作(MLO)、多AP协调、320MHz带宽通道等技术,可以大大降低Wi-Fi 7的延迟,并提高可靠性。其中,多链路 *** 作(MLO)使设备能够同时跨不同频段和通道,进行传输和接收。Wi-Fi 7可通过增加吞吐量来增强这些链接,吞吐量是本地网络(LAN)中设备之间的测量数据。MLO还将降低延迟,并提高可靠性。
Wi-Fi 7与其前几代标准很大的不同,将会是Wi-Fi传感功能的引入。据悉通过Wi-Fi 7,可以在没有任何传感器的情况下,检测人们在不同房间移动的情况。据IEEE主席保罗·尼古利奇(Paul Nikolich)透露,该项技术还足够灵敏,甚至可以检测到用户的呼吸频率,“因为当他们呼吸时,会改变射频特性和信道特性。”
我们可以想象,这项技术可以用在不同的应用场景,比如企业内的安全和环境控制器、房间灯的唤醒与关闭、手势控制、婴儿或者老人的 健康 监控等等。如果真的加入,其想象空间将非常大。举例来说,这样的系统可以用来自动开门。当你回家时,家庭互联网会检测到你的存在,并将这些数据与你戴着的设备或摄像头系统发出的信号结合起来,在你走上楼时,它就会自动打开门锁。
Multi-AP coordination(多AP协作优化),这点可能是Wi-Fi 7中的一个重点。关于多AP的协作问题。目前在80211的工作模式下,AP与AP之间实际上是没有协作的。存在的一些厂家定义的协作也仅仅是优化信道的选择,从而避免AP间的冲突。而AP协作所带来的最大的好处就是AP间构成的分布式MIMO,可以由两个不同的AP针对于一个节点提供MIMO的传输功能,这可以大大提高空间复用的工作效率。
不过该技术下,AP与AP间的协作沟通通道是一个需要谨慎设计的内容,目前AP协作的方式都是通过CAPWAP隧道,有线连接到WLC,进一步协作的。这种方式需要AP间都有线连接到一个公共的控制器,然而,如果这样做,那么Wi-Fi 7的使用需要换多台Wi-Fi 7路由才可以生效。所以能不能通过无线手段来做AP间沟通,进而协作产生分布式MIMO,是Wi-Fi 7中需要重点设计的内容。
有一个很有趣的现象,5G的覆盖已经愈发成熟,但与此同时5G与Wi-Fi 6的竞争也持续白热化,甚至有威胁论表明Wi-Fi技术很快会消亡,这里其实也反馈出一个很有意思的问题,即不同连接技术未来的发展是否存在壁垒,如何解决相互融合与协作问题?
纵观移动通信和Wi-Fi的发展,不难发现二者在技术、应用等领域大有融合的趋势或可能,例如近些年在 WLAN 技术中,MU-MIMO(Multi-User Multiple-Input Multiple-Output,多用户多输入多输出)和Mesh无线宽带自组网等,就借鉴了移动通信的技术思路,诸多业内人士甚至断言,下一代连接技术,即6G和Wi-Fi 7将会协同发展,深度融合。未来的无线AP极有可能即承担Wi-Fi的角色,又是 5G/6G信号的微型基站发射器,真正解决网络互融互通的问题。
不过从Wi-Fi 7的协议指定过程中,我们可以看到Wi-Fi的场景将会从单AP逐渐转向多AP化,甚至最终与通信技术融合,打破连接的壁垒。
与此同时,IC厂商推进 Wi-Fi 7布局 —— 从底层解决连接问题有关于Wi-Fi 7的多AP协作优化特性的研究,已经成为行业的共识,包括Intel、思科、联发科、Marvell、索尼、三星、华为、诺基亚等巨头皆已投入到该课题中,而这似乎也的确符合未来 科技 的发展趋势。
未来的移动通信和Wi-Fi等无线连接技术势必会更加紧密结合,我们所担心的室外信号覆盖、信号穿墙的问题都将被一一解决,这个过程中无论是由外向内进攻(5G/6G),还是由内向外进攻(Wi-Fi),可以预见最终的结合将会是趋势,这个过程或许会相对漫长,但前沿技术值得我们持续探究。
不过,上面提到的这些都只是还在规划中的技术,最终是否会被采用,还需要WiFi联盟成员及IEEE的讨论和研究。
Wi-Fi 7在性能和效率的提升令人印象深刻,但我们真的需要它吗?现在的Wi-Fi还不够好吗?Wi-Fi 7的规格是基于对具有严格延迟和可靠性要求的场景而制定的。
Wi-Fi 6满足了当下用户的需求,但Wi-Fi 7的增强将允许Wi-Fi随着采用(以及由此产生的流量密度)的增加和需求的增加而扩大。Wi-Fi 7提供转发路径,保证Wi-Fi可扩展性,以承载不断增长的流量负载,持续满足用户需求。
Wi-Fi 7为正在进行数字化转型的企业带来了更多灵活性和能力。Wi-Fi 7和基于3GPP的5G将共同努力,在新兴的私有无线网络(PWN)中引入边缘计算、分布式和云架构、虚拟化和数字化。更具体地说,Wi-Fi 7将改善对需要确定延迟、高可靠性和服务质量(QoS)的应用程序的支持。
在企业中,这将有利于物联网和工业物联网应用,如工业自动化、监视、远程控制、AV/VR和其他基于视频的应用。消费者可以受益于Wi-Fi 7的 游戏 ,AV/VR和视频应用程序,以及智能家庭服务。
除了特定用例,Wi-Fi 7将继续扩大Wi-Fi的可用性,并以低成本的方式传输企业、公共和住宅环境中的大部分无线流量,进一步提高宝贵频谱资源的使用效率。物联网中低功耗广域网最具有发展力的就是NB-IoT技术和LoRa技术了
第一,频段、服务质量和成本。LoRa工作在1Ghz以下的非授权频段,在应用时不需要额外付费,NB-IoT和蜂窝通信使用1GHz以下的频段是授权的,是需要收费的。
第二,电池寿命。关于电池寿命方面有两个重要的因素要考虑,节点的电流消耗以及协议内容。LoRa是一种异步的基于ALOHA的协议,也就是说节点可以根据具体应用场景需求进行或长或短的睡眠;而蜂窝等同步协议的节点必须定期地联网,这样就额外的消耗了电池的电量。
第三,网络覆盖和部署时间表。NB-IoT标准在2016年公布,除网络部署之外,相应的商业化和产业链的建立还需要更长的时间和努力去探索。LoRa的整个产业链相对已经较为成熟了,产品也处于“蓄势待发”的状态,同时全球很多国家正在进行或者已经完成了全国性的网络部署。
第四,设备成本。对终端节点来说,LoRa协议比NB-IoT更简单,更容易开发并且对于微处理器的适用和兼容性更好。同时低成本、技术相对成熟的LoRa模块已经可以在市场上找到了,并且升级版还会接踵而至。
可以去塔石了解一下,他们lora和nb-iot两种技术都有用到物联网其实到目前为止也没有一个精确的定义,一般来说,我们认为物联网是传统的互联网向物理世界的一个延伸。通过连接物理世界,使得网络能够更好的为人类服务。物联网能够广泛用在生产和生活的各个方面,产生了如智慧家庭、智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧环境等一系列相关的应用场景。
涉及的主要技术包括以下几种:
1、传感器网络技术
传感器网络实现了数据的采集、处理和传输三种功能。它与通信技术和计算机技术共同构成信息技术的三大支柱。传感器网络是由各种各样的传感器节点所组成,用以进行信息的收集、传输和处理的网络系统。
作为物联网感知和获取数据信息的重要手段,传感器网络在物联网中发挥着极为重要的作用。无线传感器网络是一项通过无线通信技术把数以万计的传感器节点以自由式进行组织与结合进而形成的网络形式。
无线传感器网络主要由三大部分组成,包括节点、传感网络和用户这3部分。其中,节点一般是通过一定方式将节点覆盖在一定的范围,整个范围按照一定要求能够满足监测的范围;传感网络是最主要的部分,它是将所有的节点信息通过固定的渠道进行收集,然后对这些节点信息进行一定的分析计算,将分析后的结果汇总到一个基站,最后通过卫星通信传输到指定的用户端,从而实现无线传感的要求。
构成传感器节点的单元分别为:数据采集单元、数据传输单元、数据处理单元以及能量供应单元。
(1) 数据采集单元,通常都是采集监测区域内的信息并加以转换,比如温湿度、光照度等;
(2) 数据传输单元则主要以无线通信和交流信息以及发送接收那些采集进来的数据信息为主;
(3) 数据处理单元通常处理的是全部节点的路由协议和管理任务以及定位装置等;能量供应单元为缩减传感器节点占据的面积,会选择微型电池的构成形式。
2、RFID技术
射频识别(Radio Frequency Identification, RFID),是一种利用无线电波进行信息交换与存储的技术,通过无线射频来对电子标签进行读写,以达到自动识别目标以及信息交换目的。
RFID系统通常由读写器、电子标签与数据管理系统组成,其工作原理一般是由读写器在一定范围内发送无线电射频信号,当电子标签接收到读写器所发射的无线电信号时,就会利用感应电流所获得的能量(无源RFID),或者主动发送无线电信号(有源RFID)将标签芯片内所存储的产品信息发送出去,读写器接收到电子标签所发射的信息并解码后,再将这些数据信息反馈至数据管理系统进行数据处理。
RFID系统主要由标签、阅读器和天线三部分组成。一般由阅读器收集到的数据信息传送到后台系统进行处理。
(1)标签:标签由耦合元件及芯片组成,每个电子标签都具有唯一的电子编码,附着在物体上标识目标对象;每个标签都有一个全球唯一的ID号码——UID(用户身份z明),其在制作标签芯片时存放在ROM中,无法修改,其对物联网的发展有着很重要的影响。
(2)阅读器:阅读器是读取或写入标签信息的设备,可设计为手持式或固定式等多种工作方式。对标签进行识别、读取和写入 *** 作,一般情况下会将收集到的数据信息传送到后台系统,由后台系统处理数据信息。
(3)天线:天线是用来在标签和阅读器之间传递射频信号。射频电路中的天线是联系阅读器和电子标签的桥梁,阅读器发送的射频信号能量,通过天线以电磁波的形式辐射到空间,当电子标签的天线进入该空间时,接收电磁波能量,但只能接收其很小的一部分。
3、嵌入式系统技术
嵌入式系统一般是用户针对特殊需求而定制的,能够被内部计算机控制的设备或系统。嵌入式系统往往结合了计算机技术、通信技术以及自动化技术,使得传统的机电产品智能化,并具有故障诊断、自动报警以及信息传输和远程控制等多种功能,用以实现产品使用与管理的信息化、智能化。
由于嵌入式系统体积小、功能强且成本较低等,使其广泛应用于智能家居、车联网等领域。嵌入式系统的核心由一个或多个微处理器或微控制器组成,这些微处理器或微控制器经过预编程以执行一些任务。嵌入式系统上的软件通常是暂时不变的。嵌入式系统需要与应用紧密结合的,它具有很强的专用性,必须结合实际系统需求进行合理的裁减利用。用先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的知识集成系统。
从应用角度可分为通用型嵌入式 *** 作系统和专用型嵌入式 *** 作系统。常见的通用型嵌入式 *** 作系统有Linux、VxWorks、Windows >通讯中的5G(概念),即第五代移动电话行动通信标准,也称第五代移动通信技术。
具体为:
5G(第五代移动通信技术)是目前正在推进的4G(第四代移动通信技术)之后的延伸,正处于研究中。目前还没有任何电信公司或标准订定组织(像3GPP、WiMAX论坛及ITU-R)的公开规格或官方文件提到5G,也就是5G还没有确定的定义。
以下是关于5G通讯的部分全球动态:
2013年2月,欧盟宣布,将拨款5000万欧元,加快5G移动技术的发展,计划到2020年推出成熟的标准。
2013年5月13日,韩国三星电子有限公司宣布,已成功开发第5代移动通信(5G)的核心技术,这一技术预计将于2020年开始推向商业化。该技术可在28GHz超高频段以每秒1Gbps以上的速度传送数据,相比之下,当前的第四代长期演进(4GLTE)服务的传输速率仅为75Mbps,5G技术要快数百倍。
华为在2013年11月6日宣布将在2018年前投资6亿美元对5G的技术进行研发与创新,并预言在2020年用户会享受到20Gbps的商用5G移动网络。
2014年5月8日,日本电信营运商 NTT DoCoMo 正式宣布将与 Ericsson、Nokia、Samsung 等六间厂商共同合作,开始测试凌驾现有 4G 网络 1000 倍网络承载能力的高速 5G 网络,传输速度可望提升至 10Gbps。预计在2015年展开户外测试,并期望于 2020 年开始运作。
2015年3月1日,英国《每日邮报》报道,英国已成功研制5G网络,并进行100米内的传送数据测试,每秒数据传输高达125GB,是4G网络的65万倍,2020年正式投入商用。
2015年3月3日,欧盟数字经济和社会委员古泽·奥廷格表示,5G公私合作愿景不仅涉及光纤、无线甚至卫星通信网络相互整合,还将利用软件定义网络(SDN )、网络功能虚拟化(NFV)、移动边缘计算(MEC)和雾计算(Fog Computing)等技术。欧盟的5G网络将在2020年~2025年之间投入运营。
2015年9月7日,美国移动运营商Verizon无线公司宣布,将从2016年开始试用5G网络,2017年在美国部分城市全面商用。
结论,5G即第五代移动电话行动通信标准,但目前并无确切定义。
说起物联网(Internet of Things, IoT),估计很多人都耳熟能详,因为我们早就在各种各样的媒体中看到过好多次这个名词了。
按照中国传统观点,万物实际上是有着天然的联系的,那么人类为何又要画蛇添足般地再把他们连接起来呢?原因很简单, 万物的天然联系是依靠的自然规律,而人类并不能控制他们,而物联网让万物以人类的意愿进行连接,从而让人类可以控制他们 。物联网,无非是又一个人类征服和控制自然的尝试而已。只要万物能够互联并且通过有效的手段在需要的时候知道他们的状态,从而采用有效的手段进行干预,那么人类就有了对万物的相当程度的控制权。
这给了人们很大的想象空间,因此,也吸引了大量的淘金者,试图分享这样一块看起来巨大无比的蛋糕。 但这么多年来,现实并不乐观。
根据我的了解——可能并不准确——我感觉物联网现在处于一个比较尴尬的阶段。 一方面,物联网的呼声很大,人们寄予很大的期望;但另一方面,市场的反响并不热烈,本来应该跟人们的生活息息相关的物联网,似乎在现实中并没有被人们所感知。我观察到的现实就不很乐观。 算得上物联网的智能家居曲高和寡,国内力推的NB-IoT雷声大雨点小,LoRa使用的主流频段在国内被事实上禁用, Zigbee等覆盖范围过小……
在这里,我想梳理一下物联网在国内发展的现状,以便于更好地定位和找出问题所在。
物联网可以看做是互联网的升级版本,传统的互联网连接的是人;物联网不光连接人,还要连接物,除了人类的互动外,还需要让人能够更好地把控物。 人是自带智能的,所以传统的互联网的重点在于连接,只要有连接,人们就会互动,产生内容等,对网络的智能要求就不高;但物联网连接的是物,物本身不具备智能, 需要通过人来控制或者智能系统来自动控制。
物联网也是近十年来出现频率很高的智慧某某(例如智慧城市,智慧楼宇,智慧园区,智慧安防等)的基础设施。 什么是智慧?我认为就是能够根据某个特定的需求和目标,自主动态调节现有状态的能力 。这需要至少有两个部分构成,一是要有数据分析和处理的“大脑”部分,二是要有数据收集和指令执行的“躯体”部分。 我们往往把狭义的躯体部分作为狭义的物联网, 也可以称为物联网10, 实现了物体的初步连接和数据收集和反馈能力,但这套系统要想实用,实际上离不开人,因为数据的分析和控制指令的下达还是需要人来做;而大脑+躯体才是真正智慧的物联网,在我看来这才是能够给人类带来很大便利的物联网,才具备大范围应用的技术基础, 可以把这称为物联网20。
现阶段的物联网还是停留在由人控制的阶段,也就是10时代,这个阶段对数据的处理存在瓶颈,因此,并不适合复杂的应用,也不适合大范围使用。因此我们可以看到,应用比较广泛的应用也就是那少数的简单应用,如抄表、环境监测、家电控制等。云计算、大数据、机器学习、人工智能等技术是近几年的IT领域的热点,进展也非常迅速,他们的发展为物联网向20阶段进化提供了坚实的基础。
我们日常生活,现有的已经足够很好地满足人们的需求了;物联网,只是人们对更高生活水平的追求的产物,并且不是必需的;对于非必需品来说,要想普及需要足够的性价比或者就索性走高端路线。但从目前的物联网市场看,由于缺少比较成熟的家用物联网方案,因此并不能大规模使用,这导致物联网应用起来成本比较高,在家居中只有高端住宅才可能会使用,占比很少,家居物联网在这种初级阶段必须得要走高端路线,当然这也符合很多新事物的初始状况特征。
物联网在工商业中也有一些应用,例如RFID领域,我们已经可以在一些商店中看到。其他还有很多物联网项目,多数隐藏在智慧某某的名头之下,现阶段,只要是冠以智慧的项目,其造价一般会令人咂舌。 因此,在性价比不高的情况下,人们使用他的积极性自然不高了。
中国运营商去年决定要大力推广NB-IoT,他们试图提升性价比,因此希望设备和解决方案提供商们能够以较低的价格提供相关产品,由于其体量,确实有部分供应商愿意以接近成本价的价格向其提供产品;但即使是这样,愿意使用的用户也不多,这让供应商的积极性大大降低,因为根本就无利可图。也因为此,NB-IoT的这一波推广活动实际上到目前看来是比较失败的。
从连接介质来看,物联网分为有线和无线两种,考虑到实际部署的难度,无线方式显然更有机会会成为主流的连接方式。
从终端和因特网连接关系来看,物联网也可以划分为两种方式:一种是直接和因特网连接,例如NB-IoT、2/3/4G蜂窝网络、eMTC等; 另一种是通过网关间接和因特网连接,例如LoRa、SigFox、ZigBee、BLE、WiFi等。不同的协议都是针对不同的应用场景设计的,因此在实际使用中都有其优缺点。例如我们常用的WiFi,要保证速率和可靠性,因此覆盖距离不够长,连接不可靠; NB-IoT主要用于低速率物联网应用,能够直接联网,但速率低, 用户连接数少; LoRa的覆盖比较广,但速率低,用户连接数也有限制……
因此,实际部署时需要根据不同的应用场景选择不同的技术、标准以及相应的设备,而在现场实施的时候又会有很多意想不到的困难。无线部署也需要做网优等工作,对实施人员的要求比较高。 这些都增大了物联网的部署难度。
由于物联网一般使用无线技术,那么频谱资源就是物联网的一个非常核心的资源。频谱资源时稀缺的,因为有太多的地方需要这类资源。例如我们的移动电话、微波通信、卫星通信、应急通信、无线WiFi等等。这些资源由于其稀缺性,需要统一的规划。而这在不同的国家也面临着不同的状况。
例如现在比较火热的LoRa,阿里巴巴、腾讯等互联网企业刚刚加入该标准联盟,结果国家的新的频谱规划就给予他们致命一击,LoRa所使用的sub-1G的频谱资源实际上是不开放的。
目前在全球,唯一明确的民用频段就是24GHz,也就是WiFi、蓝牙等使用的频段。但这个频段的问题是与低频段的无线电波相比,越障能力比较差,因此覆盖能力不强。而又由于太多的民用无线设备都是用这个频段,导致这个频段的信号比较“脏”,收到的干扰比较大。 现有的使用这个频段的蓝牙、WiFi协议本身也是为了IP宽带连接而设计的,专注于速率,所以也导致覆盖范围一般不超过100米,并且连接数量有着很大的限制。 因此,要想避免频谱资源的政策风险,就只能使用24GHz这个频段 ,那么如何在这样的情况下增加无线覆盖的范围,提升覆盖距离,就是物联网公司需要解决的一个大问题。
比较有实际应用意义的物联网的规模需要达到一定的程度,也就是终端要足够多,很多地方并不具备电源接入的条件,那么就需要终端的功耗要足够低或者索性无源。
无源当然是最佳的方式,目前的解决方案是要加储能电路,但这种电量非常微小,在现有的技术条件下,覆盖范围和传输能力都受到严重的制约,只能适应很少的一部分场景。因此,大多数情况还是需要有源的终端,这就需要功耗尽可能地低了。 功耗问题可能是目前物联网面临的主要问题之一。
例如在智慧停车之类的项目中,有部分方案是用NB-IoT实现的。这个标准由于使用了蜂窝技术,只有运营商具备掌控的能力,所以电信运营商和设备商都非常有热情去推广,也号称一块电池可以用十年,看起来功耗似乎很低,但那是有前提条件的,就是它平时处于睡眠状态,每天主动醒来一次上传一次数据,在这样的情况下才可能坚持十年。 但用于停车就得频频被唤醒,因此在这个场景中使用就非常耗电。根据实际使用的经验,差不多5个月左右就得去更换电池了。这带来极大的维护工作量,而且电池的成本本身也非常高。因此,至少在停车这种方案中,NB-IoT并不是一个好的选择。如果用LoRa呢?在停车中也有应用,表现好一点,能够达到一年多的使用时间而不用换电池。而一般里面模块和芯片的寿命在5年以上,也就是说,在终端设备的生命周期里,需要更换多次电池,每一次更换电池实际上跟新开工一个项目工作量差不多多少。因此,我们不能说这种状况是令人满意的。
所以,如果能够解决有源终端的功耗难题,不光可以大大减轻日后的维护工作量,还可以大大降低终端的成本,这是因为在实际应用中,电池是物联网终端的主要成本之一。
技术本身是没有国界的,但遗憾的是我们并不生存在一个理想的世界里,我们的现实世界依然存在着各种各样的利益群体,有的时候出于自身利益的考虑,作为体现现代竞争力的物联网技术就要受到一些因素的制约。国家就是一个典型的利益群体,而国家安全往往是这个群体的最高利益之一。信息安全是国家安全的一个重要方面,物联网搜集各种各样的信息,这些信息有的时候就是非常机密的情报,不方便被其他利益团体所获知,因此,在物联网标准方面,在一开始就要注意这个方面。
LoRa是美国公司Semtech所提出的一个物联网标准,也是目前比较主流的标准。这个标准对标的是SigFox——一个欧洲的私人公司封闭的物联网标准,但SigFox用自己的标准建了一个覆盖很广的网络,对外运营物联网业务,可以叫做物联网供应商;而LoRa是半开放的标准,允许用户使用这种技术进行模块和终端产品的开发,并用这些产品组建自己的LoRa物联网,虽然相比于市场上主流的其他方案,看起来价格并不贵,但标准、芯片等核心部分过分集中于美国的供应商Semtech上,在特定的时候这就是一个很大的风险。
因此,无论是物联网方案提供商、物联网产品开发商,还是用户,在选择物联网标准的时候要考虑到这个问题。当然,对于小规模的民用应用,采用什么标准问题不大,但对于军用、大规模应用来说,不考虑这个因素将可能让投资全部打水漂。 最近的无线电频谱的一个征求意见的文件就让某国外标准被判了死刑,即使我们最大的两个互联网公司刚刚加入了这个阵营也是无可奈何。
NB-IoT是中国特别是运营商和设备提供商力推的标准,但它的问题在于功耗较高、用户容量有限,所以,在很多场景里并不适合。因此,中国还需要更多的物联网标准,来补充NB-IoT的不足。
物联网Nbiot的参数有基站小区标识、中心频点、物理小区标识、信噪比、信号与干扰加噪声比、参考信号接收质量、参考信号接收功率、信号强度、信号功率、总功率、终端发射功率、覆盖增强等级。
窄带物联网(Narrow_and_nternet_f_hings,_B-IoT),NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。
可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。一些感知层常见的关键技术如下:
传感器技术
传感器是物联网中获得信息的主要设备,它最大作用是帮助人们完成对物品的自动检测和自动控制。
目前,传感器的相关技术已经相对成熟,常见的传感器包括温度、湿度、压力、光电传感器等,它被应用于多个领域,比如地质勘探、智慧农业、医疗诊断、商品质检、交通安全、文物保护、机械工程等。
作为一种检测装置,传感器会先感知外界信息,然后将这些信息通过特定规则转换为电信号,最后由传感网传输到计算机上,供人们或人工智能分析和利用。
传感器的物理组成包括敏感元件、转换元件以及电子线路三部分。
敏感元件可以直接感受对应的物品,转换元件也叫传感元件,主要作用是将其他形式的数据信号转换为电信号;
电子线路作为转换电路可以调节信号,将电信号转换为可供人和计算机处理、管理的有用电信号。
射频识别技术
射频识别(RFID,Radio Frequency Identification),又称为电子标签技术,该技术是无线非接触式的自动识别技术。
可以通过无线电讯号识别特定目标并读写相关数据。它主要用来为物联网中的各物品建立唯一的身份标示。
物联网中的感知层通常都要建立一个射频识别系统,该识别系统由电子标签、读写器以及中央信息系统三部分组成。
其中,电子标签一般安装在物品的表面或者内嵌在物品内层,标签内存储着物品的基本信息,以便于被物联网设备识别;
读写器有三个作用
一是读取电子标签中有关待识别物品的信息,
二是修改电子标签中待识别物品的信息,
三是将所获取的物品信息传输到中央信息系统中进行处理;中央信息系统的作用是分析和管理读写器从电子标签中读取的数据信息。
二维码技术
二维码(2-dimensional bar code)又称二维条码、二维条形码,是一种信息识别技术。
二维码通过黑白相间的图形记录信息,这些黑白相间的图形是按照特定的规律分布在二维平面上,图形与计算机中的二进制数相对应,人们通过对应的光电识别设备就能将二维码输入计算机进行数据的识别和处理。
二维码有两类,第一类是堆叠式/行排式二维码,另一类是矩阵式二维码。
堆叠式/行排式二维码与矩阵式二维码在形态上有所区别,前者是由一维码堆叠而成,后者是以矩阵的形式组成。
两者虽然在形态上有所不同,但都采用了共同的原理:每一个二维码都有特定的字符集,都有相应宽度的“黑条”和“空白”来代替不同的字符,都有校验码等。
蓝牙技术
蓝牙技术是典型的短距离无线通讯技术,在物联网感知层得到了广泛应用,是物联网感知层重要的短距离信息传输技术之一。
蓝牙技术既可在移动设备之间配对使用,也可在固定设备之间配对使用,还可在固定和移动设备之间配对使用。
该技术将计算机技术与通信技术相结合,解决了在无电线、无电缆的情况下进行短距离信息传输的问题。
蓝牙集合了时分多址、高频跳段等多种先进技术,既能实现点对点的信息交流,又能实现点对多点的信息交流。
蓝牙在技术标准化方面已经相对成熟,相关的国际标准已经出台,例如,其传输频段就采用了国际统一标准24GHz频段。
另外,该频段之外还有间隔为1MHz的特殊频段。蓝牙设备在使用不同功率时,通信的距离有所不同,若功率为0dBm和20dBm,对应的通信距离分别是10m和100m。
ZigBee技术
ZigBee指的是IEEE802154协议,它与蓝牙技术一样,也是一种短距离无限通信技术。
根据这种技术的相关特性来看,它介于蓝牙技术和无线标记技术之间,因此,它与蓝牙技术并不等同。
ZigBee传输信息的距离较短、功率较低,因此,日常生活中的一些小型电子设备之间多采用这种低功耗的通信技术。
与蓝牙技术相同,ZigBee所采用的公共无线频段也是24GHz,同时也采用了跳频、分组等技术。
但ZigBee的可使用频段只有三个,分别是24GHz(公共无线频段)、868MHz(欧洲使用频段)、915MHz(美国使用频段)。
ZigBee的基本速率是250Kbit/s,低于蓝牙的速率,但比蓝牙成本低,也更简单。
ZigBee的速率与传输距离并不成正比,当传输距离扩大到134m时,其速率只有28Kbit/s,不过,值得一提的是,ZigBee处于该速率时的传输可靠性会变得更高。
采用ZigBee技术的应用系统可以实现几百个网络节点相连,最高可达254个之多。
这些特性决定了ZigBee技术能够在一些特定领域比蓝牙技术表现得更好,这些特定领域包括消费精密仪器、消费电子、家居自动化等。
然而,ZigBee只能完成短距离、小量级的数据流量传输,这是因为它的速率较低且通信范围较小。
ZigBee元件可以嵌入多种电子设备,并能实现对这些电子设备的短距离信息传输和自动化控制。1 nbiot技术怎么读
NB-IoT:读法 en bi: 'aiəut基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Inter of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。
NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。[1] NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。
NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
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NB-IOT(NarrowBandInterofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;--OFweek光通讯网NB-IoT是在LTE基础上发展起来的,其主要采用了LTE的相关技术,针对自身特点做了相应的修改。
NB-IoT物理层,射频带宽为200 kHz,下行采用正交相移键控(QPSK)调制解调器,且采用正交频分多址(OFDMA)技术,子载波间隔15 kHz;上行采用二进制相移键控(BPSK)或QPSK调制解调器,且采用单载波频分多址(SC-FDMA)技术,包含single-tone和multi-tone两种。single-tone技术的子载波间隔为375 kHz 和15 kHz 两种,可以适应超低速率和超低功耗的IoT终端。
multi-tone技术的子载波间隔为15 kHz,可以提供更高的速率需求。NB-IoT的高层协议(物理层以上)是基于LTE 标准制定的,对多连接、低功耗和少数据的特性进行了部分修改。
NB-IoT的核心网基于S1接口进行连接。
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1、NB-IOT多输入多输出技术
NB-IoT可以利用多天线技术抑制信道传输衰弱,获得分集增益、空间复用增益和阵列增益,在发送端和接收端均采用多天线实现信号同时发送和接收;
因此就形成了一个并行的多空间信道,充分利用空间信道传输资源,在不增加系统带宽和天线发射总功率的条件下提供空间分集增益,在多径衰落信道中提高传输的可靠性,也即是实现信息的多输入多输出。
2、NB-IOT自适应技术
NB-IoT采用自适应技术,可以保证通信质量达到最优化,根据信道的传输环境的变化,适时地改变NB-loT的发送、接收参数。目前常用的自适应技术包括自适应资源分配技术、自适应编码调制技术、自适应功率控制技术和自适应重传技术。
3、NB-IoT多载波聚合传输技术
NB-IoT采用了多载波聚合传输技术,其是一种正交频分复用技术,可以将信道划分为多个正交的信道,能够将一个高速数据流分解成并行的多个低速子数据流,然后将这些数据调制到信道上,实现信息传输。
扩展资料
NB-IoT的四大特点:
一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;
二是具备支撑连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;
三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;
四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。
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