爲什麽要使用蜂窩技術?5G與Wi-Fi有什麽區别？

       随着5G在全球範圍内的推廣與部署，與其他已建立的技術(例如Wi-Fi)相比，物聯網設備使用蜂窩網絡的趨勢正在增長。爲什麽蜂窩技術如此流行，并且将來所有的網絡連接都可以用蜂窩技術代替嗎?

當前的無線解決方案

       當前，使用無線通信所需的設備具有廣泛的可能性，包括紅外、Li-Fi、Wi-Fi，藍牙和蜂窩網絡。每種技術都有其優點和缺點，其中一些具有較大的覆蓋範圍(如蜂窩)，而另一些則更便宜(如Wi-Fi)。因此，在選擇無線技術時，必須考慮所有可能影響設備性能的環境和設計方面，這些因素包括帶寬、範圍、幹擾、成本和可用性等等。   

       不過，在所有現有技術中，尤其有兩項脫穎而出。即Wi-Fi和藍牙。這兩種無線技術在相似的頻率(2.4GHz頻譜)下工作，幾乎在所有現代移動和物聯網設備中都可以找到他們的身影。Wi-Fi與藍牙相比具有優勢，其更高的傳輸功率可實現更大範圍的操作範圍(Wi-Fi可達100米，而藍牙則爲10米)和更高的帶寬。

       但是，使用更大的傳輸功率意味着設備消耗更多的功率，因此更快地消耗電池電量。藍牙非常适合使用小電池供電且僅需在短距離内傳輸小數據包的解決方案，這就是爲什麽物聯網設計偏向于通過藍牙傳輸的原因。而 Wi-Fi是一項成熟的技術，可在許多不同的環境中找到，例如家庭、辦公室和工業場所，使其成爲需要聯網設備的應用程序的首選。

       但是，蜂窩技術正被業内工程師認真對待，這表明4G和5G等技術可能會取代Wi-Fi和藍牙。蜂窩技術相對于其他無線方法有哪些優勢，又使它們成爲未來的理想解決方案?

5G與Wi-Fi 

       了解5G和Wi-Fi之間的區别，有助于了解其目标應用和部署的功能。蜂窩技術需要處理數千個同時進行的呼叫，同時還必須以超過100Mbps的下載速度提供互聯網連接。負責蜂窩技術分發的蜂窩基站也需要具有合理的覆蓋範圍，以最大程度地減少需要建造基站的數量。爲了應對更加複雜的情況，要求移動用戶能夠從一個小區移動到另一個小區(兩個小區都由不同的基站控制)，并且不會出現掉線或數據中斷的情況。

       Wi-Fi技術需要處理家庭和辦公室周圍的數十個設備，單個Wi-Fi連接上的最大理論設備數爲255。由于Wi-Fi網絡通常是私有的，因此其範圍僅限于房間或建築物，并且範圍的限制還有助于遵守無線電傳輸法，并減少對其他Wi-Fi網絡的幹擾。由于大多數典型的Wi-Fi安裝隻有一個接入點，因此在移至不同區域時無需自動進行網絡切換。

        蜂窩網絡與Wi-Fi進行比較

       Wi-Fi比基于蜂窩的技術消耗更少的功率，這在依賴于便攜式電源的應用中将是有利的。但是，越來越多的物聯網設備沒有便攜式電源，也沒有大量可用的電源，這使得Wi-Fi和其他技術的吸引力下降。 

       由于能夠連接到單個網絡的設備數量有限，家庭中設備數量的增加以及IoT的進步也帶來了Wi-Fi技術的問題。随着更多設備連接到同一網絡，等待時間和數據傳輸速率顯着下降，例如連接到單個Wi-Fi接入點的設備超過20個就很容易遇到這種情況。

爲什麽要使用蜂窩技術? 

       4G和5G等基于蜂窩的技術爲設計人員提供了Wi-Fi和藍牙無法實現的廣泛機遇。随着網絡覆蓋範圍的不斷增加，無論設備位于建築物頂部、辦公室、還是公園中，都可以将設備放置在大多數任意位置，并且仍然可以有網絡信号。如果這些設備能夠永久供電，則消除了使用移動技術的功耗問題。

       在移動技術中引起人們極大關注的一個應用領域是汽車行業，因爲從一個小區漫遊到另一個小區的車輛需要能夠保持連接，并且使用MIMO天線可以輕松處理道路上的大量車輛在蜂窩信号覆蓋範圍。而且，5G所提供的低延遲和高數據速率将使車輛之間的通信比其他技術(例如Wi-Fi)更快。

5G替換應用案例

       盡管5G仍在全球範圍内引入，但它已經開始引起範式轉變。一個示例是美國的Dish Network，該公司一直在開發用于IoT設備的NB-IoT網絡。投資超過5億美元的該項目被Dish Network取消，然後遭受了2.53億美元的損失。這樣做的原因是Dish Network改變了策略，并決定繼續開發和安裝其5G網絡，他們認爲這是正确的舉動。此舉也表明，爲了支持一種統一的技術，删除多種協議和連接方法的重要性。

       IIoT(工業物聯網)是将傳統技術替換爲移動技術的另一個領域。雖然Wi-Fi完全适合提供與一些家用設備的連接，但在工業環境中卻不是理想的選擇，工業環境可能包括多樓層、加厚的牆壁、大型建築物以及不同設施之間的寬敞空間。 

       由于移動技術将在這些應用程序中受益匪淺，因此一些移動網絡提供商正在與工業公司合作開發專用移動網絡。這些可以使成千上萬的設備連接到單個接入點或多個天線塔，從而實現漫遊功能。這對于将物料和貨物從一個站點轉移到另一個站點的自動運輸機來說尤其重要，這些站點需要恒定且可靠的上行鏈路到中央服務器。

總結

       目前，Wi-Fi和藍牙已經足夠滿足家庭和辦公室的需要，但是工業現場越來越多的設備已經在這些網絡上施加壓力。随着物聯網設備不斷集成到日常生活中，并且家庭中啓用互聯網的設備數量不斷增加，Wi-Fi網絡将無法處理數據量和同時連接設備數量的挑戰。而5G等技術可提供高速、低延遲的連接，并且具有在網絡單元之間漫遊的遠程能力，使其成爲Wi-Fi的理想替代品。

       但是，未來的“ 5G類”系統可能是大型移動網絡的小型化版本，帶有小型專用網絡，這些小型專用網絡利用網狀連接的多個小型站點爲房屋中的所有設備提供連接。除非Wi-Fi的基本原理發生變化(例如WiFi6在技術上的提升，支持組網、更大的帶寬和傳輸速率)，否則未來可能會看到5G系統處理的大多數無線通信。