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　　蜂窩網(wǎng)絡(luò)為我們所了解和喜愛的許多事物提供了重要因素，使我們在任何地方都可以實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)需求，比如公交車、與朋友聯(lián)系、購物、觀看視頻等等。除了我們都熟悉的個人利益外，蜂窩網(wǎng)絡(luò)在許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中也起著至關(guān)重要的作用，并且在不斷增長。

　　在過去的一些文章中，我探討了其他連接技術(shù)，包括WiFi、藍牙和LPWAN。我們有這么多連接選項的原因是因為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)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(shù)不斷得到改善，但最終，在功耗，范圍和帶寬之間總會有一個權(quán)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(fā)送大量數(shù)據(jù)，但會很快耗盡電池電量。這對于連接到電源或可以經(jīng)常充電的設(shè)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(shè)備才能使用數(shù)月或數(shù)年的電池的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來說，這是不可行的。

　　但是，關(guān)于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，這還不是全部。您可能已經(jīng)聽說過2G、3G和4G之類的名稱，但是NB-IoT和LTE-M等新的蜂窩技術(shù)專門針對IoT應(yīng)用。5G可能也將證明對物聯(lián)網(wǎng)有利，并且具有變革性。

　　蜂窩網(wǎng)絡(luò)如何工作?

　　當(dāng)我們通過移動設(shè)備打電話，發(fā)送短信或訪問Internet時，我們正在向附近的手機發(fā)射塔無線發(fā)送信號。這些蜂窩塔既接收我們的信號，又將信號發(fā)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(lián)網(wǎng)具有有線連接，有助于在比單個蜂窩塔的覆蓋范圍更大的距離內(nèi)傳遞信息。

　　像所有無線通信技術(shù)一樣，蜂窩網(wǎng)絡(luò)使用電磁波發(fā)送信息。正如您的收音機具有可以調(diào)諧到的不同頻段一樣(例如，調(diào)諧到101.1意味著您正在收聽101.1 Mhz頻率)，無線通信技術(shù)也具有在其工作的特定頻段。

　　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，F(xiàn)CC規(guī)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在其內(nèi)工作的特定頻帶。

　　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(qū)域使用網(wǎng)絡(luò)的任何人造成問題。

　　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(wǎng)絡(luò)?

　　之所以稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)，是因為網(wǎng)絡(luò)運營商將區(qū)域劃分為“單元”。每個小區(qū)都有一個小區(qū)塔，其工作頻率與相鄰小區(qū)塔的頻率不同。例如，如果使用六邊形排列，則意味著您僅需要7個不同的頻率即可確保相鄰單元中不使用相同的頻率。

　　這些單元中每個單元的面積取決于使用密度。在城市中，每個小區(qū)的距離可能只有半英里，而農(nóng)村地區(qū)的距離可能會高達5英里。

　　當(dāng)用戶在小區(qū)之間移動時，其頻率會自動更改以切換到新的小區(qū)信號塔(稱為切換)。

　　要在移動中(即“移動”)同時使用同一網(wǎng)絡(luò)同時管理大量用戶，幕后還有很多事情要做，但我將保持較高水平。

　　一代是什么意思?

　　即使以上所有內(nèi)容對您來說都是全新的，您幾乎肯定也曾經(jīng)聽說過諸如3G或4G之類的術(shù)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(biāo)準機構(gòu)定義的一組標(biāo)準和技術(shù)。該組織負責(zé)管理國際射頻頻譜和標(biāo)準，這有助于確保頻譜的有效利用。沒有這樣的機構(gòu)和規(guī)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(wù)水平。

　　但是，應(yīng)該注意的是，即使在相同的標(biāo)準下，仍然會有不同的技術(shù)。例如，UMTS(通用移動電信系統(tǒng))是主要在歐洲，日本和中國使用的3G技術(shù)，而CDMA2000系統(tǒng)則在北美和韓國使用。

　　那么1G、2G、3G和4G有什么區(qū)別?

　　從1980年代初期推出的1G系統(tǒng)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(shù)據(jù)速率和新的傳輸技術(shù)(不向后兼容)。

　　因為每一代都是不同的，所以這就是為什么您的手機可能沒有4G覆蓋范圍，但仍然擁有3G的原因(以及為什么您可能沒有Internet上任何數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)卻仍然能夠撥打電話和發(fā)送短信的原因)。

　　幾家運營商已宣布將關(guān)閉其2G網(wǎng)絡(luò)，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(xù)工作。

　　蜂窩連接是否是物聯(lián)網(wǎng)的好選擇?

　　所有這些都取決于您的特定用例。如引言中所述，蜂窩電話歷來不適合許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因為它消耗大量電能，并且每單位成本很高。對于具有直接電源，需要發(fā)送大量數(shù)據(jù)，不涉及大量設(shè)備且位于人口稠密地區(qū)的應(yīng)用程序，蜂窩連接性受到了限制。