2020-11-16
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自1982年第一台非正式的物联网(IoT)设备——卡内基·梅隆( Carnegie Mellon)苏打水机器改型后，已经过去了30多年。在过去的十年中，物联网技术变得越来越负担得起且更加有效。设备本身更便宜，更省电，更小且越来越优化，以填补物联网架构中的特定角色以创造新的业务成果。在未来20年中，我们可以将多达1万亿台设备连接到互联网。我们连接的设备越多，就可以利用物联网发现和实施更多的业务改进机会。
现在，必需的技术已经日趋成熟，功能性物联网实现也在不断增加。物联网服务和系统的浪潮已经开始打入市场，其中充满了各种架构，功能集和应用程序。尽管在投资IoT硬件或完整的IoT解决方案时需要考虑许多因素，但要了解IoT传感器可用的协议，以及有远见的业务决策者如何在现在和长期内都能最佳地选择协议，至关重要。
IoT协议是IoT系统的节点使用的网络语言，并且对于部署的整体可行性至关重要。该协议规定了物联网解决方案通信的范围、格式和复杂性，并在确定成本和功能方面起主要作用。因此，如何选择合适的协议非常重要。有两个主要的连续体要考虑：
● 电源：传感器是否需要在野外使用电池供电几天，几个月或几年?他们需要多久报告一次?是否考虑使用一次性设备，或者将使用可更换或可充电电池?
● 连接性：通信必须覆盖什么范围，每条消息需要发送多少数据?蜂窝服务提供商将能够维持您的连接性，还是您希望保持自己的网络和网络上运行的数据?
物联网部署的需求沿着这些连续性落在哪里，通常将表明他们应考虑哪些协议以及预期的成本。适用于连接的家庭或办公室的最小且需求最少的IoT设置可以在普通Wi-Fi网络上运行，所有组件均持续供电。近距离连接的其他选择是Zigbee，Z-Wave和Bluetooth。
在功率，范围和成本方面，每种技术都有各自的优缺点。
对于需要小批量数据传输的农场，校园或城市等较大区域，独立的低功耗广域网(LPWAN)是完美的答案-LoRaWAN和SigFox是两个最受欢迎的LPWAN。在谈论覆盖区域和跨边界时，像NB-IoT或Cat-M这样的蜂窝协议可能看起来越来越实用。
让我们研究LPWAN的特定用例以及蜂窝物联网部署，以帮助了解哪种选择将提供未来的物联网收益和增长。
如果您管理着大型项目，例如建筑项目，炼油厂的周转或任何需要在广阔的站点上追踪人员，设备和危险情况的类似操作，那么您可能已经考虑过启动自己的IoT部署。也许您经营工厂或仓库;也许您负责监督牧场或其他农业领域;也许您拥有一所大型学校或政府校园。在所有这些行业中，物联网似乎有望带来持久的业务影响-创建更高效的流程，节省资金并创造新的收入。对于连接面积大于单个小型建筑物的网络，LPWAN通常最有意义。
如果您部署像LoRaWAN这样的LPWAN而不是连接到蜂窝物联网，则您很可能支付相同或更少的费用，并且在部署中将拥有更多元素。虽然成本效益模型会因您的业务模型而异，但是LPWAN通常会为您提供所需覆盖区域的专用区域网：您拥有所有设备，网络和通过网络传输的数据。当蜂窝网络出现故障或发射塔出现故障时，您不必担心IoT部署失败，也不必等待提供商对其进行修复。
如果您安装自己的LPWAN，则在出现问题时负责监视，支持，维护和维修。您还必须确定如何保护网络。由于这些原因，强烈建议您部署一个LPWAN，其中应将整个解决方案打包在一起。这意味着由一家公司创建的传感器，网关，云和应用程序，而不是拼凑而成的。这样做的好处是，所有内容都将预先集成并设计为可以安全地协同工作，并且在需要支持和维护时，您将始终知道与谁联系。
另一个显着区别是，与蜂窝数据包不同，LPWAN传输并不总是等待接收确认。这既有好处，也有责任：您无需确认即可在系统上获得更多流量，但有时由于网络拥塞，您将丢失数据点。
另外，LoRa和LoRaWAN的也可以实现广泛项目上的无线网络支持，多功能性和前景较好。超过500家领先的技术公司已加入 LoRa联盟。LoRa技术不断发展，以满足不断变化的物联网方法和新用例。
想象一下，您有责任为全市或全州的医院、零售商、机场或其他企业提供服务，并且可以从一致清晰的货运视图中获利。或者，假设您参与了备灾或环境监控，并且需要分析来自跨区域传感器和数据源网络的信息。也许您经营着一家租赁公司，并且可以使用一种方法来在一个意想不到的广阔空间中密切跟踪您的设备和车辆。在这些用例及更多用例中，蜂窝物联网可以成为游戏规则的改变者，可以收集来自遥远端点的数据。蜂窝协议将为大规模运营或无法合法或逻辑地建立网关的领域的人们进行物联网讨论。
尽管可能会出现其他技术并在仍在发展中的市场中占有一席之地，但似乎占据最大市场份额和讨论最多的两种协议是Cat-M和NB-IoT。
在这两者中，窄带物联网(NB-IoT)的电池效率更高，并且可能以较低的订购价格提供。它提供的低功耗通信和数据大小与LoRa配置文件更加紧密匹配，从而使希望同时覆盖LPWAN和蜂窝使用案例的IoT提供商的跨传感器兼容性更加简单。
相反，Cat-M将允许更高的数据速率和低延迟的通信，如果用户需要从他或她的IoT设备收集大文件或将大型更新通过管道推送到IoT端点，这将至关重要。Cat-M将允许低质量的语音，并将在诸如智能车辆之类的真正实时应用中更多地使用。
蜂窝物联网协议提供了一种在区域，全国范围甚至跨洲的规模上利用物联网数据的方法，而无需预先建立的网关来创建覆盖范围。取而代之的是，提供商已经存在的基站将传输IoT数据。这也意味着您的物联网将具有与蜂窝网络相同的盲点，并且如果网络连接被中断(由于维护，订购限制，紧急情况或其他原因)，您的物联网也将崩溃。但是，易于部署和覆盖范围通常会超过依赖蜂窝提供商的成本和局限性。
