物聯(lián)網(wǎng)（IoT）一詞已經(jīng)在新聞中出現(xiàn)了好幾年了，但今天我們看到，借助無線燈泡、通信回聲點、連接恒溫器、前門鎖、門鈴等，物聯(lián)網(wǎng)設備的普及率很高。應用程序涵蓋所有行業(yè)，包括工業(yè)4.0，也稱為工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）。在這篇博客文章中，Tony Testa將深入了解物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，概述這個市場在我們周圍的無線世界中的適用和通信方式。

Tony，什么是物聯(lián)網(wǎng)或智能設備？

智能或物聯(lián)網(wǎng)設備能夠以任何方式連接到互聯(lián)網(wǎng)。這些設備還集成了傳感器、功能軟件等技術(shù)，并支持網(wǎng)絡連接和執(zhí)行器。

物聯(lián)網(wǎng)設備將互聯(lián)網(wǎng)連接擴展到臺式機、筆記本電腦、智能手機和平板電腦以外的更多設備。這些設備都嵌入了通過互聯(lián)網(wǎng)進行通信和交互的技術(shù)。它們可以實時做出決定并進行交互，有時候很少或根部無需人類輸入。這些互連設備可創(chuàng)造一個生態(tài)系統(tǒng)，在這個生態(tài)系統(tǒng)中，每一個裝置都可以互相對話，以實現(xiàn)家庭、企業(yè)和我們周圍世界的自動化。

物聯(lián)網(wǎng)智能設備推動了哪些技術(shù)和市場的發(fā)展？

需要全球或移動覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)應用將主要采用 LEE、NB-IoT 和 5G 等蜂窩技術(shù)。其他應用則依賴于無牌頻帶的低功耗無線接入網(wǎng)絡 (WAN) 技術(shù)，如 Sigfox 或 LoRaWAN（長距離 WAN）。大多數(shù)將使用數(shù)據(jù)吞吐能力不同的短距離或中距離無線技術(shù)，如 Bluetooth?、Wi-Fi、Zigbee、Thread、超寬帶等。

影響市場發(fā)展的因素有許多，如家庭監(jiān)控日益重要并開始普及，節(jié)能低碳排放解決方案需求的不斷增長，以及智能家居產(chǎn)品的擴展等。

盡管 COVID-19 疫情對業(yè)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)智能設備的增長產(chǎn)生了影響，主要是由于一些生產(chǎn)放緩，但它也為一些獨特的新應用提供了跳板。例如，醫(yī)療保健遠程監(jiān)控、社交距離位置測量以及 COVID 基本用品供應點等應用明顯增加。此外，由于 COVID 疫情要求人們在家工作 (WFH)，使用 Wi-Fi 的音頻/視頻流量大幅增加?？偟膩碚f，通過連接產(chǎn)品、服務和最終用戶，實現(xiàn)順暢的數(shù)據(jù)流以及實時決策，物聯(lián)網(wǎng)應用已得到廣泛普及。實踐證明，物聯(lián)網(wǎng)可提高自動化系統(tǒng)的效率、質(zhì)量和一致性。幾家大中小型全球企業(yè)開始投入巨資部署物聯(lián)網(wǎng)基礎設施。隨著大多數(shù)企業(yè)將其傳統(tǒng)工藝流程轉(zhuǎn)向物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)有望在制造業(yè)、照明、HVAC、安保、醫(yī)療保健和娛樂等領域得到廣泛應用。

您能談談物聯(lián)網(wǎng)邊緣計算的工作原理嗎？

一段時間以來，人們對無線網(wǎng)絡容量和智能化的需求不斷增加。由于數(shù)字化轉(zhuǎn)型，出現(xiàn)了一種新的 IT 基礎設施模式，其容量、計算、連接和云計算技術(shù)與設備越來越接近。這樣就更加接近網(wǎng)絡邊緣，或邊緣計算。

邊緣計算改變了數(shù)據(jù)處理和交付方式。物聯(lián)網(wǎng)設備繼續(xù)影響著邊緣計算系統(tǒng)。Gartner 將邊緣計算定義為“分布式計算拓撲結(jié)構(gòu)的組成部分，其中信息處理單元位于邊緣附近，而事物和人類就在這里生成或使用這些信息?！币虼耍吘売嬎愕暮诵木褪窃谑占瘮?shù)據(jù)的設備附近進行計算和數(shù)據(jù)存儲，而不是依賴于數(shù)千英里之外的某個中心位置。這樣可確保實時處理數(shù)據(jù)，不會出現(xiàn)影響性能的延遲性問題。此外，本地處理數(shù)據(jù)可減少需在中央位置或云端位置處理的數(shù)據(jù)量。這樣做的結(jié)果可想而知，它可使搭載了傳感器和執(zhí)行器的智能設備能夠在接口最少或無接口的情況下做出實時決策并采取行動。

物聯(lián)網(wǎng)設備可連接至互聯(lián)網(wǎng)以接收或發(fā)送數(shù)據(jù)至云端，其指數(shù)級增長推動了邊緣計算的發(fā)展。許多物聯(lián)網(wǎng)設備在運行期間都會生成海量數(shù)據(jù)，從而使邊緣計算成為提高物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡性能的必要條件。此外，這使得物聯(lián)網(wǎng)設備制造商能夠增加設備的復雜性，如添加軟件、射頻無線通信、電源管理和管理功能。

Wi-Fi 技術(shù)和趨勢

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物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡使用的技術(shù)標準有哪些？

物聯(lián)網(wǎng)具有多樣性和多面性，所以沒有通用標準。根據(jù)應用的不同，每個通信解決方案都有其優(yōu)缺點。

例如：低功耗廣域網(wǎng) (LPWAN) 可利用小型的低成本電池實現(xiàn)數(shù)年的遠程通信。這些技術(shù)旨在支持覆蓋廣大工業(yè)和商業(yè)園區(qū)的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡。LPWAN 可連接所有支持遠程監(jiān)控、智能計量、樓宇控制等應用的物聯(lián)網(wǎng)傳感器，而且經(jīng)過優(yōu)化，能夠以低數(shù)據(jù)速率發(fā)送少量數(shù)據(jù)，因此非常適合無需高帶寬的非時間敏感型應用。 對于使用電池供電傳感器的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用來說，蜂窩網(wǎng)絡并不可行。這些網(wǎng)絡適合車聯(lián)網(wǎng)或運輸和物流領域的車隊管理等應用。下一代 5G 具有高速移動支持功能和超低延遲性，將是無人駕駛汽車和增強現(xiàn)實的未來解決方案。5G 和未來的 6G 還有望實現(xiàn)公共安全的實時視頻監(jiān)控功能以及實時移動傳輸。

對于使用電池供電傳感器的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用來說，蜂窩網(wǎng)絡并不可行。這些網(wǎng)絡適合車聯(lián)網(wǎng)或運輸和物流領域的車隊管理等應用。下一代 5G 具有高速移動支持功能和超低延遲性，將是無人駕駛汽車和增強現(xiàn)實的未來解決方案。5G 和未來的 6G 還有望實現(xiàn)公共安全的實時視頻監(jiān)控功能以及實時移動傳輸。

ZigBee、Thread 和 Z-Wave 均為短距離低功耗無線標準，通常部署在網(wǎng)狀網(wǎng)絡中，通過在多個傳感器節(jié)點上轉(zhuǎn)發(fā)傳感器數(shù)據(jù)來擴大覆蓋范圍。這些標準的數(shù)據(jù)速率均高于 LPWAN，且具有更高能效。遠程控制、照明、家庭監(jiān)控/傳感器、遙控鎖以及遙控百葉窗等應用都非常適合采用該技術(shù)。通過簡化多個系統(tǒng)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡，并利用 Wi-Fi 基礎設施的回程支持功能，還可為家庭和企業(yè)自動化領域的 Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡提供補充。

藍牙和 Bluetooth Low Energy 也是短距離通信技術(shù)，非常適用于消費類物聯(lián)網(wǎng)市場。藍牙技術(shù)優(yōu)化為 Bluetooth Low Energy (BLE)，可降低功耗，以滿足消費類物聯(lián)網(wǎng)應用的需求。如今，BLE 廣泛用于可穿戴設備、智能手機、門鎖和健康監(jiān)測領域。Bluetooth Mesh，一種新型藍牙技術(shù)，是從現(xiàn)有的 BLE 派生出來的，具有更強的可擴展性，尤其是可用于零售業(yè)的 BLE 信標網(wǎng)絡、店內(nèi)導航和內(nèi)容監(jiān)控。

射頻識別 (RFID) 是一種將 RFID 標簽的數(shù)據(jù)用于附近無線閱讀器的技術(shù)。這些技術(shù)廣泛用于庫存和生產(chǎn)規(guī)劃應用，以及企業(yè)供應鏈管理的優(yōu)化。該技術(shù)有助于實現(xiàn)和創(chuàng)造新的物聯(lián)網(wǎng)應用，如智能貨架、自助收銀以及其他常見零售服務。

最后，大家熟知的 Wi-Fi 可提供高吞吐量的數(shù)據(jù)傳輸，適用于連接智能家電、安保攝像頭和其他家用電器的智能家居和智能企業(yè)環(huán)境。最新一代 Wi-Fi（如 Wi-Fi 6 和 6E）可進一步提高數(shù)據(jù)吞吐量。Wi-Fi6/6E 可通過在每個房間設置一個 pod 來建立潛在的智能家居連接，從而在整個家庭覆蓋范圍內(nèi)實現(xiàn)到云端的穩(wěn)健回程，同時在每個節(jié)點上使用其他局域技術(shù)，提供網(wǎng)狀連接。它將改變游戲、零售、娛樂和商業(yè)領域的用戶體驗，并在不久的將來進入車載信息娛樂和車載診斷網(wǎng)絡領域。

這些系統(tǒng)的共存帶來了射頻和設計方面的挑戰(zhàn)。為提高多標準共存，行業(yè)一直都在尋找能夠?qū)⒆罱K用戶聚集的設備簡化成一個通用生態(tài)系統(tǒng)的方法和實施方案。由 Amazon、Apple 和 Google 提出的 Project Connected Home over IP (CHIP) 計劃旨在交付能夠?qū)崿F(xiàn)多個生態(tài)系統(tǒng)/技術(shù)/平臺的互操作性的規(guī)范和開源代碼。這一舉措可簡化家庭網(wǎng)絡通信，向消費者提供簡單的即插即用功能，旨在解決智能家居中長期存在的復雜性和多協(xié)議問題。

Tony 的結(jié)語

物聯(lián)網(wǎng)不僅僅是一個流行詞語，它還是數(shù)字技術(shù)發(fā)展的重要推動力。它已經(jīng)改變了許多消費者和企業(yè)，包括創(chuàng)造全新的業(yè)務模式和就業(yè)機會。盡管 COVID 疫情造成許多領域發(fā)展放緩，但物聯(lián)網(wǎng)仍在快速向前推進。總的來說，物聯(lián)網(wǎng)并不是單一的技術(shù)，而是許多在逐步改變我們生活的技術(shù)組合。物聯(lián)網(wǎng)將是數(shù)字技術(shù)融入我們現(xiàn)實生活的關鍵。

審核編輯黃昊宇