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工程師為物聯網實現提供連接的方式可能因項目而異——即使物聯網部署在看似相同的設置中涉及相同的用例。

例如，兩個遠程設施中的兩組溫度傳感器可能使用類似的藍牙傳感器，并且由于物理環境的原因具有類似的射頻部署策略，但是這兩種實現需要使用非常不同的技術將數據從這些傳感器發送到云。這是因為無線基礎設施從一個位置到另一個位置差異很大，這可能會迫使工程團隊對原本相同的項目使用兩種不同的連接策略。

上面示例中的第一個遠程設施可能有可用的Wi-Fi基礎設施，作為從藍牙傳感器將數據返回到本地服務器或云的手段。與此同時，第二家工廠可能缺乏可用的基礎設施，必須依賴不同的基礎設施覆蓋，比如用于回程的LoRaWAN等遠程技術。這兩個場景仍然需要在溫度傳感器中的藍牙無線電和可用的回程連接基礎設施之間建立橋接。

這些無線基礎設施在不同地點之間的差異——甚至在一個給定的實現點之間的差異——為每個物聯網項目增加了一層復雜性。在早期，工程團隊必須評估什么基礎設施是可用的，基于什么是可用的和不可用的開發連接策略，并根據這些情況定制物聯網部署。這需要大量的時間和精力。如果有一個單一的、統一的、隨處可用的回程連接源，事情會簡單得多。

只要工程師一直致力于物聯網部署，他們就會考慮將蜂窩網絡作為這些項目的數據回程主干。這是因為蜂窩連接幾乎無處不在，具有很大的地理范圍，并且可以有效地穿透建筑物以支持內部部署。利用蜂窩基礎設施的物聯網可以部署在地圖上的幾乎每一個地點，而這些基礎設施不需要由部署物聯網網絡的公司來建設。聽起來很完美!

只是它并不完美。有兩個問題阻礙了這一進程。由消費設備(富媒體手機和平板電腦)驅動的LTE連接的高性能特性將在一眨眼的時間內耗盡傳感器等無線物聯網設備較為有限的電池，除非它們像手機一樣每晚都進行有線供電或充電。而數百、數千或數萬臺這樣的物聯網設備的蜂窩連接成本將相當于支付100萬青少年的手機賬單。這兩個缺點使得蜂窩基礎設施無法作為除極少數物聯網部署之外的所有物聯網部署的連接源，但兩個新版本的蜂窩標準旨在克服這些障礙，以擴大物聯網的蜂窩連接用途。

為物聯網設計的兩個新的蜂窩協議是LTE-M和NB-IoT。如果您對這兩種技術的工作原理感興趣，請參閱本白皮書中對這兩種技術的深入研究。然而，關鍵要知道的是，LTE-M和NB-IoT解決了過去阻礙蜂窩網絡實用化的兩個缺點：能源使用和針對傳感器等物聯網設備不頻繁連接的優化連接。

LTE-M和NB-IoT不同于手機和平板電腦使用的手機版本的始終在線、耗電的架構，LTE-M和NB-IoT的設計非常有目的，目的是延長物聯網設備的電池壽命。雖然它們仍然使用相同的LTE網絡，但它們的運營架構不會尋求與最近的蜂窩塔保持連續連接-這是蜂窩連接設備最大的電池消耗之一。LTE-M和NB-IoT將該架構與其他電池保護功能相結合，使設備在現場的預計壽命達到10年或更長時間。這解決了基于蜂窩物聯網的第一個主要異議。

為物聯網設計的兩個新的蜂窩協議是LTE-M和NB-IoT。如果您對這兩種技術的工作原理感興趣，請參閱本白皮書中對這兩種技術的深入研究。然而，關鍵要知道的是，LTE-M和NB-IoT解決了過去阻礙蜂窩網絡實用化的兩個缺點：能源使用和針對傳感器等物聯網設備不頻繁連接的優化連接。

LTE-M和NB-IoT不同于手機和平板電腦使用的手機版本的始終在線、耗電的架構，LTE-M和NB-IoT的設計非常有目的，目的是延長物聯網設備的電池壽命。雖然它們仍然使用相同的LTE網絡，但它們的運營架構不會尋求與最近的蜂窩塔保持連續連接-這是蜂窩連接設備最大的電池消耗之一。LTE-M和NB-IoT將該架構與其他電池保護功能相結合，使設備在現場的預計壽命達到10年或更長時間。這解決了基于蜂窩物聯網的第一個主要異議。

LTE-M和NB-IoT的架構還解決了數據成本問題，該架構的運營成本使它們能夠與其他類型的連接競爭，只在需要時才使用蜂窩網絡傳輸間歇性數據。與典型的手機連接設備相比，這最大限度地降低了數據成本。LTE-M和NB-IoT還從客戶和OEM的成本結構中消除了擴建網絡基礎設施的費用。通過使用公共蜂窩網絡基礎設施，組織無需部署、擁有或維護網絡。這些成本由無線運營商承擔，從而消除了物聯網部署的運營成本來源。

這些技術針對物聯網進行優化的另一種方式是，它們不需要傳統LTE設備使用的物理無線電和架構-因為物聯網不需要高級別的處理、數據吞吐量和處理-從而降低了這些設備的成本。

通過消除對電池壽命和成本的擔憂，LTE-M和NB-IoT允許從事物聯網項目的工程師最終擁有自物聯網出現以來一直令人垂涎的無處不在的統一基礎設施。在任何有酒吧的地方，你都可以擁有接入同一數字基礎設施的物聯網。這對一長串使用案例非常重要，包括食品和疫苗的冷供應鏈、遠程醫療設備的遠程健康監控和工業設備的遠程監控-所有這些都存在連接挑戰，這些挑戰都可以通過無處不在的細胞連接來解決。

對于從事過蜂窩項目的工程師來說，您可能知道涉及該技術的項目的注意事項。例如，任何與蜂窩連接的設備的認證都可能很困難，因為具有蜂窩無線電的產品存在額外的認證障礙，包括監管機構(例如FCC/IC等)、網絡批準(例如PTCRB/GCF)和運營商批準(例如AT&T認證)。使用預先認證的蜂窩物聯網插座調制解調器和經驗豐富的無線設計合作伙伴可以幫助您以加快認證流程的方式完成這些步驟。

對于從事蜂窩物聯網項目的工程師來說，另一個重要的建議是如何成功地將LTE-M和NB-IoT與藍牙等補充短程技術配對。藍牙是LTE-M和NB-IoT的一種特別有吸引力的補充，因為藍牙可以執行所有短距離的設備間通信，同時LTE-M/NB-IoT僅在需要時才執行到LTE網絡的回程通信。對于將蜂窩與藍牙等其他技術相結合的物聯網項目，應注意多個無線電如何放置在同一位置，以確保性能、避免干擾問題并確保獲得認證。不過，只要選擇合適的射頻建模、天線選擇和測試合作伙伴，就可以輕松完成這一過程。

這兩個新版本的蜂窩協議終于實現了關于蜂窩物聯網的長期夢想，我預計使用LTE網絡作為其數據主干的部署數量將出現爆炸性增長。現在，您可以在手機上看到條形圖的任何地方輕松部署物聯網，這肯定會為更大規模的物聯網部署打開大門。

Jonathan Kaye是Laird Connectivity產品管理高級總監。Kaye是Laird Connectivity嵌入式無線連接解決方案的主要開發人員。他在嵌入式無線和產品設計領域擁有超過20年的經驗，包括在十年前加入Laird Connectivity之前在EZURiO和Lever Technology任職。