蜂窩網絡為我們所了解和喜愛的許多事物提供了骨干，使我們能夠訪問互聯網、乘車、與朋友聯系、購物、觀看視頻等等。除了眾所周知的個人應用外，蜂窩網絡在許多物聯網應用中也起著至關重要的作用，并且在不斷發展。

在過去的一些文章中，我們探討了其他連接技術，包括WiFi，藍牙和LPWAN。我們有這么多連接選項的原因是因為IoT應用程序可能會大不相同，這意味著要求會有所不同。

盡管連接技術不斷得到改進，但最終，在功耗，范圍和帶寬之間總會有一個權衡。 過去，蜂窩連接一直專注于范圍和帶寬，卻以功耗為代價，這意味著它可以在遠距離發送大量數據，但會很快耗盡電池電量。這對于連接到電源或可以經常充電的設備（例如您的手機）來說是很好的選擇，但是對于需要遠程傳感器和設備持續使用數月或數年的物聯網應用來說，這是不可行的。

但是，關于蜂窩網絡，這還不是全部。您可能聽說過2G，3G和4G等名稱，但是NB-IoT和LTE-M等新的蜂窩技術專門針對IoT應用。5G可能也將證明對物聯網有利，并且具有變革性。

蜂窩網絡如何工作？

當我們通過移動設備打電話，發送短信或訪問Internet時，我們正在向附近的手機發射塔無線發送信號。這些蜂窩塔既接收我們的信號，又將信號發送回給我們。 蜂窩塔是基站的一部分，基站與其他基站和互聯網具有有線連接，有助于跨越比單個蜂窩塔更大的距離傳遞信息。

像所有無線通信技術一樣，蜂窩網絡使用電磁波發送信息。正如您的無線電具有可以調諧的不同頻段一樣（例如，調諧到101.1意味著您正在收聽101.1 Mhz頻率），無線通信技術也具有其工作的特定頻段。

如果所有無線通信都嘗試使用相同的頻率，則對于清晰的通信將有太多的噪聲和干擾。因此，FCC規定了可以由哪些人使用的頻帶，并且蜂窩載波各自具有允許其工作的特定頻帶（例如，Verizon在746-757 MHz和776-787 MHz頻帶中） 。

但是，即使擁有自己指定的頻段，運營商仍然需要考慮干擾。如果運營商的兩個基站相互靠近并且以相同的頻率運行，則它們的信號會相互干擾，并給試圖在該區域使用網絡的人造成問題。

該問題的解決方案也是下一個問題的答案。

為什么稱其為“蜂窩”網絡？

之所以稱為蜂窩網絡，是因為網絡運營商將區域劃分為“小區（cells）”。 每個小區都有一個小區塔，其工作頻率與相鄰小區塔的頻率不同。 例如，如果您使用六邊形排列，則意味著您僅需要7個不同的頻率即可確保相鄰小區中不會使用相同的頻率。

每個小區的面積取決于使用密度。在城市中，每個小區的距離可能只有半英里，而農村地區的距離可能會高達5英里。

當用戶在小區之間移動時，其頻率會自動更改以切換到新的小區信號塔。幕后還有很多事情要做，以管理同時在移動中同時使用同一網絡的大量用戶。

G是什么意思？

即使以上所有內容對您來說都是全新的，您幾乎肯定也曾經聽說過諸如3G或4G之類的術語。這些分別指的是第三代和第四代。

每一代都是由稱為ITU無線電通信部門（ITU-R）的標準機構定義的一組標準和技術。該組織負責管理國際射頻頻譜和標準，這有助于確保頻譜的有效利用。如果沒有這樣的機構和規則來控制誰可以使用什么頻譜，不同的公司和組織可能會相互干擾并降低整體服務水平。

但是，應該注意的是，即使在同一標準下，仍然可能存在不同的技術。例如，UMTS（通用移動電信系統）是主要在歐洲，日本和中國使用的3G技術，而CDMA2000系統則在北美和韓國使用。

那么1G，2G，3G和4G有什么區別？

從1980年代初期推出的1G系統開始，此后大約每10年推出一次新一代。每一代都帶來了新的頻段，更高的數據速率和新的傳輸技術（不向后兼容）。

因為每一代都是不同的，這就是為什么你的手機上可能沒有4G覆蓋，但仍然有3G（以及為什么你可能沒有不能上網，但卻能夠打電話和發送短信）。

幾家運營商已宣布將關閉其2G網絡，以釋放無線電頻譜用于其他用途。 任何使用2G無線電的機器都需要將其無線電替換為新一代無線電才能繼續工作。

蜂窩連接是否是物聯網的好選擇？

這一切都取決于您的特定用例。如導言中所述，蜂窩一直以來都不適合許多物聯網應用，因為它消耗大量的電力，而且單位成本可能很高。這限制了蜂窩連接到具有直接電源、需要發送大量數據、不涉及大量設備且位于人口稠密地區的應用程序。

對于需要傳感器/設備使用電池供電的用例，不需要發送大量數據，擁有數千個設備，或者可能是遠程的，蜂窩電話并不是一個合適的選擇。但有些情況正在改變。

運營商正在推動專門針對物聯網的NB-IoT和LTE-M等新型蜂窩技術。盡管您仍然需要在人口稠密的地區（要在蜂窩塔附近），但是這些技術將提供低成本，低帶寬，低功耗的連接性，這將使目前成本高昂的眾多新物聯網用例成為可能。

隨著多家運營商即將推出其服務，請留意這些蜂窩技術。

5G是怎么回事？

下一代蜂窩連接有望帶來革命性的變化，提供高達100Gbps的速度（相比之下，當前4G的速度為1Gbps）。這種巨大的帶寬將成為未來許多應用（包括自動駕駛汽車，增強現實和虛擬現實等）的關鍵推動力。

也許5G最具變革性的影響之一就是它可以替代物理電纜。城市和企業可以使用5G來滿足他們的需求，而不是在有線基礎設施上進行時間和資源密集型的建設。這也為使用云開辟了新的應用程序，而云以前可能受到需要發送的數據量的限制，而不是依賴于本地處理。

除了高帶寬外，5G還承諾超低延遲和高度可靠性，使其也成為工業物聯網應用的促成因素。未來的工廠可以在工業生產環境中放棄有線以太網，成為動態的可重新配置的工廠，這些工廠會隨著新的需求而變化。

最早的5G規格已在2017年12月達成協議，運營商已于2019年推出5G。5G并不會立即釋放全部潛力，但這是一個非常令人興奮的領域。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的蜂窝网络是如何为物联网服务的？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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