物聯網（IoT）一詞已經在新聞中出現了好幾年了，但今天我們看到，借助無線燈泡、通信回聲點、連接恒溫器、前門鎖、門鈴等，物聯網設備的普及率很高。應用程序涵蓋所有行業，包括工業4.0，也稱為工業物聯網（IIoT）。在這篇博客文章中，Tony Testa將深入了解物聯網環境，概述這個市場在我們周圍的無線世界中的適用和通信方式。

Tony，什么是物聯網或智能設備？

智能或物聯網設備能夠以任何方式連接到互聯網。這些設備還集成了傳感器、功能軟件等技術，并支持網絡連接和執行器。

物聯網設備將互聯網連接擴展到臺式機、筆記本電腦、智能手機和平板電腦以外的更多設備。這些設備都嵌入了通過互聯網進行通信和交互的技術。它們可以實時做出決定并進行交互，有時候很少或根部無需人類輸入。這些互連設備可創造一個生態系統，在這個生態系統中，每一個裝置都可以互相對話，以實現家庭、企業和我們周圍世界的自動化。

物聯網智能設備推動了哪些技術和市場的發展？

需要全球或移動覆蓋的物聯網應用將主要采用 LEE、NB-IoT 和 5G 等蜂窩技術。其他應用則依賴于無牌頻帶的低功耗無線接入網絡 (WAN) 技術，如 Sigfox 或 LoRaWAN（長距離 WAN）。大多數將使用數據吞吐能力不同的短距離或中距離無線技術，如 Bluetooth?、Wi-Fi、Zigbee、Thread、超寬帶等。

影響市場發展的因素有許多，如家庭監控日益重要并開始普及，節能低碳排放解決方案需求的不斷增長，以及智能家居產品的擴展等。

盡管 COVID-19 疫情對業內物聯網智能設備的增長產生了影響，主要是由于一些生產放緩，但它也為一些獨特的新應用提供了跳板。例如，醫療保健遠程監控、社交距離位置測量以及 COVID 基本用品供應點等應用明顯增加。此外，由于 COVID 疫情要求人們在家工作 (WFH)，使用 Wi-Fi 的音頻/視頻流量大幅增加。總的來說，通過連接產品、服務和最終用戶，實現順暢的數據流以及實時決策，物聯網應用已得到廣泛普及。實踐證明，物聯網可提高自動化系統的效率、質量和一致性。幾家大中小型全球企業開始投入巨資部署物聯網基礎設施。隨著大多數企業將其傳統工藝流程轉向物聯網技術，物聯網有望在制造業、照明、HVAC、安保、醫療保健和娛樂等領域得到廣泛應用。

您能談談物聯網邊緣計算的工作原理嗎？

一段時間以來，人們對無線網絡容量和智能化的需求不斷增加。由于數字化轉型，出現了一種新的 IT 基礎設施模式，其容量、計算、連接和云計算技術與設備越來越接近。這樣就更加接近網絡邊緣，或邊緣計算。

邊緣計算改變了數據處理和交付方式。物聯網設備繼續影響著邊緣計算系統。Gartner 將邊緣計算定義為“分布式計算拓撲結構的組成部分，其中信息處理單元位于邊緣附近，而事物和人類就在這里生成或使用這些信息。”因此，邊緣計算的核心就是在收集數據的設備附近進行計算和數據存儲，而不是依賴于數千英里之外的某個中心位置。這樣可確保實時處理數據，不會出現影響性能的延遲性問題。此外，本地處理數據可減少需在中央位置或云端位置處理的數據量。這樣做的結果可想而知，它可使搭載了傳感器和執行器的智能設備能夠在接口最少或無接口的情況下做出實時決策并采取行動。

物聯網設備可連接至互聯網以接收或發送數據至云端，其指數級增長推動了邊緣計算的發展。許多物聯網設備在運行期間都會生成海量數據，從而使邊緣計算成為提高物聯網網絡性能的必要條件。此外，這使得物聯網設備制造商能夠增加設備的復雜性，如添加軟件、射頻無線通信、電源管理和管理功能。

Wi-Fi 技術和趨勢

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物聯網網絡使用的技術標準有哪些？

物聯網具有多樣性和多面性，所以沒有通用標準。根據應用的不同，每個通信解決方案都有其優缺點。

例如：低功耗廣域網 (LPWAN) 可利用小型的低成本電池實現數年的遠程通信。這些技術旨在支持覆蓋廣大工業和商業園區的大規模物聯網網絡。LPWAN 可連接所有支持遠程監控、智能計量、樓宇控制等應用的物聯網傳感器，而且經過優化，能夠以低數據速率發送少量數據，因此非常適合無需高帶寬的非時間敏感型應用。 對于使用電池供電傳感器的大多數物聯網應用來說，蜂窩網絡并不可行。這些網絡適合車聯網或運輸和物流領域的車隊管理等應用。下一代 5G 具有高速移動支持功能和超低延遲性，將是無人駕駛汽車和增強現實的未來解決方案。5G 和未來的 6G 還有望實現公共安全的實時視頻監控功能以及實時移動傳輸。

對于使用電池供電傳感器的大多數物聯網應用來說，蜂窩網絡并不可行。這些網絡適合車聯網或運輸和物流領域的車隊管理等應用。下一代 5G 具有高速移動支持功能和超低延遲性，將是無人駕駛汽車和增強現實的未來解決方案。5G 和未來的 6G 還有望實現公共安全的實時視頻監控功能以及實時移動傳輸。

ZigBee、Thread 和 Z-Wave 均為短距離低功耗無線標準，通常部署在網狀網絡中，通過在多個傳感器節點上轉發傳感器數據來擴大覆蓋范圍。這些標準的數據速率均高于 LPWAN，且具有更高能效。遠程控制、照明、家庭監控/傳感器、遙控鎖以及遙控百葉窗等應用都非常適合采用該技術。通過簡化多個系統的網狀網絡，并利用 Wi-Fi 基礎設施的回程支持功能，還可為家庭和企業自動化領域的 Wi-Fi 網狀網絡提供補充。

藍牙和 Bluetooth Low Energy 也是短距離通信技術，非常適用于消費類物聯網市場。藍牙技術優化為 Bluetooth Low Energy (BLE)，可降低功耗，以滿足消費類物聯網應用的需求。如今，BLE 廣泛用于可穿戴設備、智能手機、門鎖和健康監測領域。Bluetooth Mesh，一種新型藍牙技術，是從現有的 BLE 派生出來的，具有更強的可擴展性，尤其是可用于零售業的 BLE 信標網絡、店內導航和內容監控。

射頻識別 (RFID) 是一種將 RFID 標簽的數據用于附近無線閱讀器的技術。這些技術廣泛用于庫存和生產規劃應用，以及企業供應鏈管理的優化。該技術有助于實現和創造新的物聯網應用，如智能貨架、自助收銀以及其他常見零售服務。

最后，大家熟知的 Wi-Fi 可提供高吞吐量的數據傳輸，適用于連接智能家電、安保攝像頭和其他家用電器的智能家居和智能企業環境。最新一代 Wi-Fi（如 Wi-Fi 6 和 6E）可進一步提高數據吞吐量。Wi-Fi6/6E 可通過在每個房間設置一個 pod 來建立潛在的智能家居連接，從而在整個家庭覆蓋范圍內實現到云端的穩健回程，同時在每個節點上使用其他局域技術，提供網狀連接。它將改變游戲、零售、娛樂和商業領域的用戶體驗，并在不久的將來進入車載信息娛樂和車載診斷網絡領域。

這些系統的共存帶來了射頻和設計方面的挑戰。為提高多標準共存，行業一直都在尋找能夠將最終用戶聚集的設備簡化成一個通用生態系統的方法和實施方案。由 Amazon、Apple 和 Google 提出的 Project Connected Home over IP (CHIP) 計劃旨在交付能夠實現多個生態系統/技術/平臺的互操作性的規范和開源代碼。這一舉措可簡化家庭網絡通信，向消費者提供簡單的即插即用功能，旨在解決智能家居中長期存在的復雜性和多協議問題。

Tony 的結語

物聯網不僅僅是一個流行詞語，它還是數字技術發展的重要推動力。它已經改變了許多消費者和企業，包括創造全新的業務模式和就業機會。盡管 COVID 疫情造成許多領域發展放緩，但物聯網仍在快速向前推進。總的來說，物聯網并不是單一的技術，而是許多在逐步改變我們生活的技術組合。物聯網將是數字技術融入我們現實生活的關鍵。

審核編輯黃昊宇