物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代如何兼顧數(shù)據(jù)傳輸?shù)男逝c成本
過去25年來，無線標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了翻天覆地的變化，我們傳遞信息的方式也變的更加多樣，傳感器，相機(jī)和麥克風(fēng)都可以將大量的數(shù)據(jù)同步到云端，在需要時(shí)又可以隨時(shí)取用。正因如此，人們才不厭其煩的討論物聯(lián)網(wǎng)可能帶來的好處。
在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，困擾應(yīng)用開發(fā)者的一個(gè)重要問題就是如何在功率，覆蓋范圍，傳輸速率和成本之間找到那個(gè)微妙的平衡點(diǎn)。
如果你在中西部地區(qū)的大型農(nóng)場監(jiān)控土壤數(shù)據(jù)，那么實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控對你來說就沒什么意義，你需要的是遠(yuǎn)程無線連接。如果你要為犯罪高發(fā)區(qū)域安裝監(jiān)控，那么高帶寬才是王道。
在第二個(gè)例子中，你可以使用不同的方式來完成視頻數(shù)據(jù)傳輸，你可以在攝像頭上安裝大功率發(fā)射機(jī)，然后直接通過移動基站獲取視頻信息，也可以通過電線桿上的少量Wi-Fi路由器將視頻數(shù)據(jù)通過超高帶寬鏈接直接發(fā)射給基站。
在空曠無人的森林中，火警和煙霧報(bào)警器又是如何工作的呢?這里可沒有移動基站，更別說網(wǎng)線了。嘿嘿，這時(shí)就是低于1GHz的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的天下了，它可以以極小的電力消耗完成大范圍的信號覆蓋。
物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展?jié)摿艽螅S著各路投資者的加入，我們會見到各種各樣的解決方案，不過***能活下來的還是那些更有用也更具性價(jià)比的產(chǎn)品。
全天候和全方位的連接
通過無線連接，我們可以在多臺設(shè)備上訪問云空間，這到底是如何做到的呢?
實(shí)話說，在現(xiàn)在的技術(shù)條件下，這真的是小菜一碟，可選的連接方式多了去了。下文中我就給大家列舉了幾種將傳感器數(shù)據(jù)同步到云端的方式，想要對其中原理一探究竟的讀者們，快跟我來吧。
通過網(wǎng)線連接
這是最簡單的方式，它誕生于上世紀(jì)七八十年代，也是所有無線連接方式的鼻祖。傳感器中會搭載一枚微處理器，負(fù)責(zé)處理搜集到的數(shù)據(jù)，隨后再通過有線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)上傳。另外，該處理器還可以修改或更新傳感器的某些功能。不過這種方式的限制性較大，因?yàn)椴豢赡苊總€(gè)地方都有網(wǎng)線。
通過手機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接
手機(jī)網(wǎng)絡(luò)緊隨有線網(wǎng)絡(luò)誕生，并在上世紀(jì)八十年代初期有了初步的發(fā)展。該網(wǎng)絡(luò)也順理成章的成為了***種得到廣泛使用的無線網(wǎng)絡(luò)。不過它的槽點(diǎn)也不少，首先，想要連接移動基站，傳感器還是要通過網(wǎng)線連接手機(jī)或者在手機(jī)中植入專門的基帶(成本很高);其次，上行無線發(fā)射機(jī)需要很大的功率支持;***，流量費(fèi)會讓人很肉疼。
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通過遠(yuǎn)程無線網(wǎng)絡(luò)連接
早在1947年，監(jiān)管部門就開放了許多免許可的無線頻段，不過在當(dāng)時(shí)那個(gè)年代這玩意根本無人問津，直到上世紀(jì)九十年代手機(jī)出現(xiàn)，人們才真正意識到它們的價(jià)值。2003年，902-928 MHz和2400-2483 MHz兩個(gè)頻段又成了新寵，供***的IEEE 802.15.4無線標(biāo)準(zhǔn)使用。
上文提到過的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)也使用這些頻段，該網(wǎng)絡(luò)由許多小型低功耗的無線設(shè)備組成，這些無線設(shè)備彼此高度相連，可將來自邊緣區(qū)域的傳感器數(shù)據(jù)匯集到一個(gè)集合點(diǎn)，而這些集合點(diǎn)都與云端相連。這樣就保證了無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍。
通過無線路由器連接
我們熟知的802.11 Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)誕生于1997年，該標(biāo)準(zhǔn)使用2400-2483 MHz和5130-5835 MHz頻段。這兩個(gè)頻段對普通人的無線生活影響至深，在家里，公司或公共場所，這類路由器都隨處可見。
另外，還有一部分路由器較為專業(yè)，它們主要應(yīng)用于工業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域。只要插上網(wǎng)線，路由器就能連接到云端，事實(shí)上，在生活中無線路由器是人們享受云服務(wù)最主要的通道。
隨著智能手機(jī)上Wi-Fi功能的出現(xiàn)，能直連路由器的傳感器也誕生了。這就意味著只要在路由器信號覆蓋范圍之內(nèi)，傳感器就可以隨時(shí)連接互聯(lián)網(wǎng)，省去了連接移動基站的復(fù)雜過程。
通過手機(jī)連接
在現(xiàn)實(shí)生活中，有許多時(shí)候傳感器并不需要連接無線路由器，手機(jī)就能搞定一切。這樣，用戶還能直接與傳感器互動，獲取他們所需的信息。另外，許多應(yīng)用場景下并不需要遠(yuǎn)渡重洋傳輸數(shù)據(jù)，無線耳機(jī)就是其中一例。
這些數(shù)據(jù)傳輸可由藍(lán)牙完成，它與Wi-Fi相同，均工作在2400-2483 MHz頻段。該標(biāo)準(zhǔn)于1998年誕生，2003年它成了802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的一部分，不過至今它還在繼續(xù)發(fā)揮自己的光和熱。
近日，技術(shù)人員們拿出了全新的低功耗藍(lán)牙技術(shù)(BLE)，該技術(shù)功耗低，很適合速率較低或占空比較低的簡單傳感器。該技術(shù)為小型傳感器的發(fā)展提供了強(qiáng)大的動力，那些原本需要無線網(wǎng)或手機(jī)網(wǎng)絡(luò)的傳感器(如各類智能手環(huán))，現(xiàn)在可以直接與手機(jī)互動。
最近，技術(shù)人員還為傳統(tǒng)的Wi-Fi路由器加入了藍(lán)牙功能。這樣一來，搭載BLE技術(shù)的傳感器就可以直接通過路由器與云端相連，省去了連接手機(jī)這個(gè)環(huán)節(jié)。
上圖的箭頭已經(jīng)多到讓人頭暈了，看起來復(fù)雜的要死，不過這也是個(gè)好事，因?yàn)殡S著各類無線標(biāo)準(zhǔn)的不斷壯大，我們可以用更多的方式來推動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展了。
現(xiàn)狀和未來
三十年前，手機(jī)的誕生開啟了一場無線革命，大大地提高了我們的生活質(zhì)量。世界上任何人都可以隨時(shí)隨地連接互聯(lián)網(wǎng)，搜集或交換自己所需的信息，而從前，網(wǎng)線束縛的我們動彈不得。
多種無線標(biāo)準(zhǔn)共存并不是一件壞事，不過對選擇困難癥人群來說，找出哪種最適合還是有些困難，因?yàn)樵S多新標(biāo)準(zhǔn)還是在原地踏步，在功能上并沒有什么實(shí)質(zhì)性的突破。
所以，壞消息就是在選擇無線標(biāo)準(zhǔn)問題上，你會越來越迷茫。而好消息就是隨著市場競爭的加劇，消費(fèi)者能得到價(jià)格上的實(shí)惠。總而言之，一切都還在進(jìn)行時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。
本文的作者是來自Voler Systems公司的無線技術(shù)編輯Larry Burgess。
