本文來自電子發(fā)燒友網(wǎng)，作者/黃山明。
在智能家居日漸盛行的當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)成為智能家居的供氧通道，如果沒有網(wǎng)絡(luò)，這些家居的智能性將大打折扣，外界發(fā)出的信號也很難有效接收，同時也會錯過來自云端的OTA升級。大多數(shù)家庭中解決這一問題依靠的是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，但隨著智能家居的發(fā)展，Wi-Fi的局限性開始讓蜂窩網(wǎng)絡(luò)大展拳腳。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與智能家居
蜂窩網(wǎng)絡(luò)其實早已經(jīng)應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中，在物聯(lián)網(wǎng)中，很大一部分應(yīng)用其實對數(shù)據(jù)速率要求并不高，但對于終端功耗、成本的要求較為苛刻，并且由于這些終端數(shù)量巨大且分布范圍廣，需要范圍寬廣的無線網(wǎng)絡(luò)提供完全覆蓋，如智能家居等，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)便是一種解決方案。
蜂窩網(wǎng)絡(luò)也被稱為移動網(wǎng)絡(luò)，被分為模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，名字的緣由主要是由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的各通信基地臺的信號覆蓋呈現(xiàn)六邊形，形似蜂窩，因此被稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
不過目前的3G、4G技術(shù)成本上不滿足要求，2G雖然可以滿足部分業(yè)務(wù)需求，不過由于技術(shù)落后，并不是一個可長期發(fā)展的解決方案。
從技術(shù)角度來看，物聯(lián)網(wǎng)終端需要的是低速率、低帶寬、低成本、低功耗的解決方案，為了滿足這類應(yīng)用的需求，3GPP制定了相應(yīng)的Cat.1、Cat.0、NB-IoT等技術(shù)。包括如今5G技術(shù)的發(fā)展，也為了那些需要高速率傳輸?shù)闹悄芗揖赢a(chǎn)品提供了相應(yīng)的解決方案。
從市場來看，據(jù)工信部數(shù)據(jù)測算得出，截至2022年8月末，我國蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到16.98億戶，實現(xiàn)了對16.78億移動電話用戶的歷史性反超，占據(jù)移動終端連接數(shù)的比重超過了50%。
在發(fā)展速度上，2017-2022年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶數(shù)年增長率達(dá)到了50.81%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了移動電話用戶數(shù)的增長。預(yù)計到2026年，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶規(guī)模將達(dá)到移動電話用戶的2倍左右。
從公開數(shù)據(jù)中顯示，隨著智能家居設(shè)備數(shù)量的增長，以及受到家庭能源管理系統(tǒng)及家庭自動化系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展的影響，蜂窩網(wǎng)絡(luò)開始在智能家居中盛行，2015年采用蜂窩技術(shù)連接的智能家居設(shè)備數(shù)量約為2010年的7倍。
據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，在產(chǎn)業(yè)鏈各方共同努力下，中國持續(xù)引領(lǐng)全球移動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，目前中國移動物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占全球比例已經(jīng)超過70%。
以Cat.1為例，這項從2008年被發(fā)布的協(xié)議在當(dāng)時并未得到重視，但隨著LTE網(wǎng)絡(luò)部署的擴張，讓業(yè)內(nèi)意識到，IoT時代下，需要無線連接的設(shè)備都將使用LTE網(wǎng)絡(luò)。而Cat.1也將顯著降低LTE芯片的成本和實現(xiàn)復(fù)雜度。因此，可以在包括M2M以及IoT等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。
蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用
蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有諸多優(yōu)點，如高覆蓋與高可靠性，在戶外覆蓋率可以實現(xiàn)99%以上，并且基礎(chǔ)設(shè)施完善，可靠性高。并且運行了多年，其可信賴性同樣也很高，與其他通信技術(shù)相比，蜂窩技術(shù)在距離、覆蓋、穩(wěn)定性等方面都有著一定優(yōu)勢，可以形成互補。同時，運營商的資源整合能力也能夠給智能家居系統(tǒng)整合更多資源，提供更多的服務(wù)。
但當(dāng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)實際應(yīng)用在智能家居上時，會發(fā)現(xiàn)有時候蜂窩信號往往達(dá)不到要求，因為房屋中的建筑材料、障礙物等，都會阻礙蜂窩信號的接收，可能會導(dǎo)致家庭中某些區(qū)域的信號微弱或者不存在。
這就需要使用到蜂窩增強器來解決信號弱的問題，這種產(chǎn)品類似于Wi-Fi增強器，技術(shù)原理也差不多，并且隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)在智能家居中應(yīng)用得越來越普遍，對于蜂窩增強器的需求也將越來越旺盛。
目前在物聯(lián)網(wǎng)市場中應(yīng)用的最廣泛的蜂窩網(wǎng)絡(luò)當(dāng)屬NB-IoT，不過主要應(yīng)用在水電、燃?xì)獗碛嫷饶茉纯刂粕?，對于真正的智能家居產(chǎn)品涉及并不多，因此主要能夠應(yīng)用在智能家居上的通信技術(shù)集中在Cat.0、Cat.1以及5G。
從應(yīng)用場景來看，由于Cat.1的下載速率可以達(dá)到10Mbps，可以滿足智能家居系統(tǒng)中視頻監(jiān)控的需求，應(yīng)用在智能攝像頭、智能貓眼、智能門鎖的場景都可以。并且Cat.1的室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到99%以上，覆蓋能力比自組網(wǎng)更強，傳輸可靠性以及安全性更高。
除了視頻監(jiān)控以外，還可以應(yīng)用在智慧醫(yī)療領(lǐng)域，Cat.1的中速率足以支持語音助手，也能滿足移動監(jiān)控數(shù)據(jù)的需求。尤其在許多老年人居住環(huán)境中，自組網(wǎng)較為困難，但蜂窩網(wǎng)絡(luò)仍然有覆蓋，這時候使用相關(guān)Cat.1的醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備是最佳的選擇。
Cat.0與Cat.1類似，不過其上行與下行速率僅為1Mbps，優(yōu)點在于復(fù)雜度低，僅為Cat.1的50%，因此也應(yīng)用在對視頻清晰度要求不高的家庭安防監(jiān)控場景中，以及相關(guān)的可穿戴設(shè)備上。
而隨著5G技術(shù)的發(fā)展，對于那些高功耗、常供電的智能家居而言，5G可能會是一個更優(yōu)的選擇。由于5G的大帶寬、高傳輸速率、更多的連接量，可以讓用戶在智能手機上更快地接受有關(guān)房屋狀況的更多數(shù)據(jù)。
目前國內(nèi)從事無線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備及器件的廠商也較多，如超訊通信、吉大通信、中科海訊、縱橫通信、艾利特電子、天河電子、芯訊通、晶禾電子等。
小結(jié)
蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以作為非蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效補充，在智能家居場景中，相比Wi-Fi、ZigBee等，覆蓋率高、可靠性強、連接穩(wěn)定，安全上也有保障。即便出現(xiàn)停電、斷網(wǎng)的情況，但由于基站屬于獨立供電，并且還擁有備用電源，只要智能家居仍然有電，便能夠通過蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。
且蜂窩網(wǎng)絡(luò)大多使用授權(quán)頻段，且為中心控制結(jié)構(gòu)，在干擾、頻譜效率及服務(wù)質(zhì)量上，都具有明顯優(yōu)勢。
