隨著萬物互聯(lián)時代的加速到來,物聯(lián)網(wǎng)(IoT)正以前所未有的深度和廣度滲透到智能家居、工業(yè)制造、智慧城市、車聯(lián)網(wǎng)、健康醫(yī)療等各個領(lǐng)域。支撐這一龐大生態(tài)高效、可靠運行的核心基礎(chǔ),是多樣化的無線通信技術(shù)。未來的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)對無線技術(shù)提出了更高要求:超低功耗以支持設(shè)備數(shù)年工作,廣域覆蓋以實現(xiàn)海量連接,高可靠性以保障關(guān)鍵任務(wù),以及低成本以推動大規(guī)模部署。本文將系統(tǒng)介紹幾種主導(dǎo)或即將塑造未來物聯(lián)網(wǎng)格局的關(guān)鍵無線技術(shù)。
低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù)是解決遠距離、低功耗、低成本大規(guī)模連接需求的基石。其中,NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))和LTE-M作為基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的授權(quán)頻譜技術(shù),憑借其高可靠性、強安全性和與現(xiàn)有移動網(wǎng)絡(luò)的無縫集成優(yōu)勢,在智能表計、資產(chǎn)追蹤、智慧農(nóng)業(yè)等需要深度覆蓋的場景中扮演著核心角色。而LoRa和Sigfox等非授權(quán)頻譜技術(shù),則以更低的模塊成本和網(wǎng)絡(luò)部署靈活性,在私有物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)和特定區(qū)域應(yīng)用中占據(jù)重要位置。
對于中等距離、中等數(shù)據(jù)速率且對可靠性要求極高的場景,如工業(yè)自動化、智能樓宇和醫(yī)療監(jiān)護,Zigbee、Thread和Z-Wave等基于IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)的Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)展現(xiàn)出強大生命力。它們通過自組織、多跳的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增強了覆蓋范圍和網(wǎng)絡(luò)韌性,特別適合設(shè)備密集的局域環(huán)境。
藍牙(特別是藍牙低功耗BLE)和Wi-Fi技術(shù)也在持續(xù)演進,不斷拓展其在物聯(lián)網(wǎng)中的疆界。新一代的藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)使其具備了構(gòu)建大規(guī)模設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的能力,而Wi-Fi 6/6E/7則通過OFDMA、目標(biāo)喚醒時間(TWT)等技術(shù),顯著提升了高密度連接環(huán)境下的能效和網(wǎng)絡(luò)容量,為家庭、企業(yè)及高帶寬物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用(如高清視頻監(jiān)控、AR/VR)提供了強大支撐。
展望更前沿,5G Advanced及未來的6G技術(shù)將定義物聯(lián)網(wǎng)的終極形態(tài)。5G定義的增強移動寬帶(eMBB)、超高可靠低時延通信(URLLC)和海量機器類通信(mMTC)三大場景,直接對應(yīng)了未來物聯(lián)網(wǎng)對高速率、高可靠和海量連接的分層需求。而正在醞釀中的6G,將融合通信與感知、人工智能原生、泛在連接等理念,有望實現(xiàn)物理世界與數(shù)字世界的極致融合,為空天地海一體化物聯(lián)網(wǎng)、全息通信、智慧體網(wǎng)絡(luò)等革命性應(yīng)用服務(wù)鋪平道路。
專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的免許可頻譜技術(shù),如專注于低功耗、低復(fù)雜度音頻與數(shù)據(jù)流的Matter(基于現(xiàn)有IP技術(shù),旨在解決智能家居互聯(lián)互通問題),以及仍在發(fā)展中的Wi-Fi HaLow(802.11ah)等,也將在特定的生態(tài)和應(yīng)用中發(fā)揮關(guān)鍵作用。
未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)將呈現(xiàn)“多技術(shù)共存、分層協(xié)作”的復(fù)雜生態(tài)系統(tǒng)。沒有一種無線技術(shù)能夠滿足所有需求,技術(shù)的選擇將高度依賴于具體的應(yīng)用場景、成本約束、功耗要求和性能指標(biāo)。成功的物聯(lián)網(wǎng)解決方案,必然是這些無線技術(shù)根據(jù)實際需求,進行精準(zhǔn)匹配與融合創(chuàng)新的結(jié)果。隨著技術(shù)的持續(xù)演進與融合,一個更智能、更互聯(lián)、更高效的數(shù)字世界正在成為現(xiàn)實。