由物主动发起传送、物物相连的互联网。包括M2M(物联物)万物互联开启智能+时代,如智能交通、智慧物流、公共事业、安防监控、能源制造、医疗健康等应用:M2P(物联人)开启人物相连的新时代,如智能可穿戴、移动医疗等应用。物联网主要通信方式分为移动蜂窝、蓝牙和Wifi等近场通信,蜂窝物联市场是运营商关注的重点。
物联网(TheInternetofThings,简称IOT)是一个基于互联网,让所有能够被独立寻址的普通物理对象实现互联互通,从而提供智能服务的网络。海斯巴龙200带的是鸿蒙系统。
巴龙芯片其实是海思的一款5G基带芯片。通俗来说,手机SoC芯片一般分为两块,BP(Baseband Processor)和AP(Application Processor),前者指的是基带芯片,而后者指则包括CPU、GPU在内的应用处理器。这里“基带”是Baseband这个单词直译的结果。
我们手机能够打电话上网,主要靠它。PC上的Modem“调制解调器”叫做猫,而基带中最主要的功能也是调制与解调。基带芯片主要含两个部分,一个部分是射频部分,就信息发送和接收部分,一个部分是基带部分,就是信息的处理。合起来基带芯片就是将手机的信息处理后通过射频部分发射到基站,再把基站的信号通过射频部分接收后处理完再传递给手机。基带芯片是手机的关键器件,手机接收和传统的信号都要经过基带处理器,没有基带CPU,你的手机就连不上网络,发不了短信,成了“裸机一部”。
在互联网时代,Wi-Fi如同我们生活中的氧气一般无处不在。它是当今使用最广泛的无线网络传输协议,承载了全球一半以上的流量。Wi-Fi是一个包罗万象的术语,用于描述不断发展的80211协议家族。
而Wi-Fi联盟是推动Wi-Fi发展的组织,他们通过数字命名法简化了Wi-Fi名称,例如Wi-Fi 6对应80211ax、Wi-Fi 5则是80211ac、Wi-Fi 4为80211n。
5G的到来,开启了万物互联的时代,像自动驾驶、智慧城市、远程医疗、智能可穿戴等,都是物联网的应用场景。 为了能够更好地满足这类市场的需求,Wi-Fi联盟推出了覆盖距离更广、功耗更低的Wi-Fi HaLow认证方案。
Wi-Fi HaLow是基于IEEE 80211ah技术的认证标准,同时也是针对IoT市场量身打造的低功耗Wi-Fi技术。
众所周知,适用于物联网的低功耗传输标准,还包括ZigBee、Z-Wave、蓝牙以及Thread。ZigBee和Z-Wave的缺点在于频宽较低,并且两者在设定时的d性较弱。以ZigBee为例,它无法进行跳频,在网络布建时容易受到干扰。因此,ZigBee不太适合射频环境不稳定的物联网或M2M应用(基于特定行业的终端)。 而Wi-Fi HaLow单个节点最多连接设备超过8000个,同时还具备一定的抗干扰能力和墙壁穿透性。
至于蓝牙,它的缺点在于通讯距离,一般不会超过10米。 而Wi-Fi HaLow的最大传输距离达到了1000米。
作为远距离无线传输技术的一种,Wi-Fi HaLow低功耗、长距离的特性,除了适用于工业物联网、无人机、安防监控等领域外,还可以用于智能可穿戴设备。
目前,主流的智能可穿戴设备大致可分为三大类:TWS、智能手表和智能眼镜。 首先是TWS, 消费者在选购TWS耳机前,通常会比较在意耳机的音质、降噪以及续航能力。
为了更好的便携性,TWS耳机的体积基本上做得都比较小,大概只有一根大拇指那么大。在有限的体积下,TWS耳机内部需要塞入很多元器件,包括音频单元、降噪芯片、电池等。
现在,市面上绝大多数TWS耳机,单次使用时间基本都能达到5~8个小时。想要进一步提升TWS耳机的续航能力,厂商的做法有两种:一种是增大电池容量;另一种则是引入快充技术。
虽然增大电池容量并不难,但是这种简单粗暴的方法存在很多问题,比如随着电池容量的增加,电池的体积也会增大,这样一来,耳机腔体部分也会变大、变重,不仅牺牲了部分便携属性,还会影响耳机的佩戴舒适度。而且,在TWS上加入更多的功能,也会加快电池消耗的速度。
至于引入快充技术,并不能从根本上解决TWS耳机的续航问题,因为用户需要将耳机放入充电盒,等待5分钟后,才可以继续使用1小时。 而Wi-Fi HaLow低功耗的特性有助于改善TWS耳机的续航能力,尽管不难带来质的提升,但是最起码要比以前更好一些。
其次是智能手表。 以Apple Watch为例,它可以通过e-SIM功能脱离手机独立运作,而且拥有专门的应用商店,用户可以根据自身需求下载对应的App,这些 *** 作均离不开移动蜂窝数据和Wi-Fi。
传统Wi-Fi最大的瓶颈在于功耗问题。Wi-Fi HaLow在功耗表现方面,由于采用了700~900更低的频率,以及更窄的频道占用宽度,使得功耗与蓝牙、ZigBee等短距离无线传输技术处于同一水平线上。
也就是说,无论是下载安装应用还是长时间使用需要联网的App,支持Wi-Fi HaLow标准的智能手表功耗表现会更低,与之对应的就是续航能力的提升。
最后是智能眼镜。 现在,市面上比较常见的智能眼镜有家用或户外使用两种类型,前者主要用来影音 娱乐 ,比如看、玩 游戏 等;后者则更倾向于接打电话和听歌。
而Wi-Fi HaLow除了低功耗的特性外,还支持远距离传输、多设备连接、更好的穿墙能力以及更强的抗干扰性。 对于家用型智能眼镜,如果路由器位于客厅,在房间内使用时,WiFi连接性会变差。再加上如果家里不止你一人,路由器又不支持Wi-Fi 6的情况下,使用智能眼镜可能会因为网络拥堵问题影响用户体验。如果家用型智能眼镜支持Wi-Fi HaLow标准,上述问题或许都能得到解决。
对于像华为Eyewear这类户外使用的智能眼镜而言,其最大的问题在于网络连接的稳定性。 举个例子,在地铁、公交等信号复杂的应用场景下,使用户外型智能眼镜听歌时,可能会受到外界信号的干扰,导致设备经常断连。相比传统Wi-Fi和蓝牙,Wi-Fi HaLow拥有更强的信号抗干扰能力,可以大幅降低外接信号对智能眼镜的干扰性。
其实,相比智能可穿戴设备,Wi-Fi HaLow更多的作用在于布局AIoT市场。比如智能安防,由于Wi-Fi HaLow最大传输距离为1000米,并支持最多1万台设备同时接入同一连接点,大型商场只需要在一个位置搭建Wi-Fi HaLow的接入点,即可覆盖一公里以内所有支持该标准的监控摄像头。对于商家来说,布局安防监控成本会更低。
而且Wi-Fi HaLow有助于提升智能家居的使用体验,现阶段的智能家居,体验上都不是太好,不是经常断连,就是受到家里其他设备的信号干扰,导致实际使用起来延迟偏高。如果智能家居全部支持Wi-Fi HaLow标准,那么这些问题可能都会得到解决。
事实上,Wi-Fi HaLow并不是什么新技术,早在2016年,Wi-Fi联盟就已经公布了这项标准,只是没有厂商愿意去跟进, 直到2020年,国内珠海泰芯半导体才推出了全球首款基于Wi-Fi Halow标准的量产芯片,但应用场景与普通消费者没有太多联系。
说实话,Wi-Fi HaLow在定位上,与Wi-Fi 6多少有些重叠,毕竟室内应用场景,两者区别并不大。相较之下,Wi-Fi HaLow更适合户外场景。很显然,Wi-Fi联盟在这个时间节点再次宣布该标准,是一个很正确的决定。
不过,考虑到之前该标准从公布到芯片量产再到商用的进度,厂商们可能没有那么跟进并推出相关产品。虽然加入Wi-Fi联盟的厂商不在少数,包括上游芯片厂商英特尔、高通等,下游终端品牌厂商包括微软、苹果、华为等,但是Wi-Fi HaLow标准是否会应用于智能可穿戴领域,最终还要看厂商们愿不愿意,毕竟已经有了“前车之鉴”。
三大关系是:1 传感器技术,这是物联网的触觉所在,也是物联网之所以万物互联的根本因素;
2 通信技术,目前主流是通过无线ZigBee、Wi-Fi、蓝牙、SUB 1G、RFID、GPRS、3G、4G等实现物与物之间的通信,定义每一个物品的MAC地址,用来标识与采集信息;
3 嵌入式系统技术,物联网的核心大脑,通过计算机、软件、云计算等汇总而成的数据中心。
Wi-Fi最大的优点是连接快速持久稳定,它是解决IoT设备端连接的首选方案,唯一需要考虑的是智能设备对于Wi-Fi的覆盖范围的依赖导致智能设备的活动范围比较小,缺点是不适合随身携带或户外场景
1、3765C考勤机是一款典型的通过Wi-Fi与云平台连接通讯设备,但是手机与其连接借助的是Bluetooth通讯
蓝牙最大的优点是不依赖于外部网络,便携,低功耗,只要有手机和相应的智能设备,就能够保持稳定的连接,走到哪连到哪,所以大部分运动的智能设备和户外使用的设备都会优先考虑Bluetooth。它的主要不足有:
1不能直接连接云端
2传输速度比较慢,只能用于数据量较小的传输
3组网能力比较弱(距离近(大概10米)、蓝牙的组网一个central只能连接7个外设)
13650签到机采用的蓝牙通讯:校验设备、设置各种参数,签到机的发现采用的Beacon协议(而Beacon协议也是蓝牙协议的扩展):智能手环与手机之间的通讯是蓝牙通讯
Wi-Fi的不足是智能设备移动范围小,蓝牙的短板是设备不能直接连云端和组网能力弱。而WWAN既可以移动,也可以随时联网,看上去好像完全弥补了Wi-Fi和Bluetooth的不足,实际上它也两个主要的短板
1在使用的过程中可能会产生比较高的费用
2网络状况不稳定,常常遇到无网或弱网的环境
智能设备车载Wi-Fi
前面介绍了主流的三种无线技术占到了所有IoT使用场景的95% ,剩下的是一些特殊场景用到的无线技术选型
ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全
例如在全屋智能场景中,家中已存在大量IoT设备,如果使用Wi-Fi方案,每个设备配网会非常麻烦,并且Wi-Fi每次做移动,修改密码,智能设备都要一一作出调整。如果使用蓝牙方案,以目前BLE42标准,蓝牙的组网一个central连接7个外设,但是蓝牙的组网能力弱也满足不了需求,所以在全屋智能场景中,经常会使用ZigBee+Wi-Fi的二合一网关。ZigBee和蓝牙一样都是近距离低功耗的通讯技术,但他对比蓝牙有个最大的优势就是强大的组网能力,在全屋智能场景中,IoT设备多达十几个,蓝牙的配网模式满足不了需求,所以一般会使用搭配ZigBee和Wi-Fi的二合一网关,通过ZigBee连接IoT设备,通过Wi-Fi将数据同步到云端
智能家居场景
智能家居的通信一般使用Wi-Fi,蓝牙,Zigbee。而我们的手机,平板可以通过蓝牙和Wi-Fi接入进行数传通信。电脑可以通过Wi-Fi
此方案中,蓝牙和Wifi都可以作为设备的接入点,即使身边没有专业的Zigbee控制器,也可以通过蓝牙,Wifi这些常用的设备接入,最终通过串口控制另一个可接入模块和Zigbee的主设备
例如飞行器的使用场景,飞行器一般都在没有Wi-Fi的环境使用,所以Wi-Fi不满足,飞行器常常有较远的飞行距离,所以Bluetooth和ZigBee不满足,另外飞行器常常在海边、山上等GPRS无线信号或者弱网的环境使用,所以WWAN也不合适,从上述来看单一的无线通讯模块都不能很好的解决飞行器的通讯需求,所以飞行器需要用的是多种无线模块的组合使用,通过Bluetooth让遥控器和手机连接,通过Sub1GHZ处理长距离时飞行器和遥控器之间的通讯,通过其他波长处理中距离或短距离飞行中的数据通信,这种组合技能满足手机 *** 控,又能在中距离有高质量的图像数据,在远距离还能继续控制
NB-IoT,Narrow BandInternet of Things,窄带物联网,是一种专为“万物互联”打造的蜂窝网络连接技术,万物互联网络的一个重要分支。顾名思义,NB-IoT 所占用的带宽很窄,只需约 180KHz,而且使用License 频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存,并且能够直接部署在GSM、UMTS 或 LTE 网络,即2/3/4G的网络上,实现现有网络的复用,降低部署成本,实现平滑升级
移动网络作为全球覆盖范围最大的网络,其接入能力可谓得天独厚,基于蜂窝网络的 NB-IoT 连接技术的前景更加被看好,已经逐渐作为开启万物互联时代的钥匙,而被商用到物联网行业中
2014年,华为与沃达丰共同提出 NB-M2M
2015年5月,华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案,即上行采用 FDMA 多址方式,下行采用 OFDM 多址方式,命名为 NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)
2015年8月10日,在 GERAN SI阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了 NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念
2015年9月,3GPP在2015年9月的 RAN 全会达成一致,NB-CIoT 和 NB-LTE 两个技术方案进行融合形成了 NB-IoT WID。NB-CIoT 演进到了 NB-IoT(Narrow Band IoT),确立 NB-IoT 为窄带蜂窝物联网的唯一标准
2016年4月,伦敦 M2M 大会上华为宣布与沃达丰成立 NB-IoT 开放实验室
2016年4月,NB-IoT 物理层标准在 3GPP R13 冻结
2016年6月,NB-IoT核心标准正式在3GPP R13冻结
2017年一季度,根据《国家新一代信息技术产业规划》,把 NB-IoT 网络定为信息通信业“十三五”的重点工程之一
2017年4月1日,海尔、中国电信、华为三方签署战略合作协议,共同研发基于新一代 NB-loT 技术的物联网智慧生活方案
2017年4月25日,全球移动通信设备供应商协会发布数据,目前全球仅有4张 NB-IoT 商用网络。但同时又指出,至少有13个国家的18家运营商规划部署或正在测试40张 NB-IoT 网络
2017年5月,软银与爱立信合作,将在日本全面部署 Cat-M1 和 NB-IoT 网络,以期率先在日本国内推出商用蜂窝物联网业务
2017年5月,中国联通上海宣布5月底完成上海市 NB-IoT 商用部署。上海联通在2016年上半年,建设了全球首个 pre NB-IoT 大规模连续覆盖区域—上海国际旅游度假区,并携手华为共同发布 NB-IoT 技术的智能停车解决方案
2017年5月,华为 NB-IoT 芯片 Boudica 120在6月底大规模发货
从2018年开始全面推进国家范围内的 NB-IoT 商用部署。其实在我们生活当中已经推行了很长一段时间了。试用商反馈也是一片良好,垂直使用场景也是数不胜数
NB-IoT目前的应用
综上所述,NB-IoT 就像一个可以保障 5G 大范围完美落地的安全气垫。建设基于 NB-IoT 技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单,分工更加明晰。在 5G 大家庭里,它是一个温润如水的大哥。有山的背膀和水的包容力。是 5G 家里稳定又踏实的“经济适用男”。是家里第一个冲向前线的人,并且为了实现家庭的大目标尽可能完善自己。飞速发展的 5G 时代里,它是勇攀高峰的保险绳
对前面无线通讯技术的做个总结,优缺点以及适用于哪些领域一目了然
对于未来的Bluetooth50以及NB-IoT都是需要我们密切关注的技术,Bluetooth50相比42,在组网和传输距离上有了很大的提升,连接范围扩大了4倍,速度提高了2倍,无连接数据广播能力提高了8倍,Bluetooth50对于ZigBee的冲击影响可想而知
而NB-IoT目前的提出就是针对IoT的使用场景,其中最大的特色是覆盖面广,价格便宜。NB-IoT现在联盟的力量很强大,大部分芯片商,通讯商,电信运营商都参与其中,都在积极的推进NB-IoT的公共网络建设,未来潜力非常值得关注
IoT技术选型及模型设计的思考
什么是NB-IoT
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