蜂窩網(wǎng)絡(luò)在智能家居中大有可為

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）在智能家居日漸盛行的當(dāng)下，網(wǎng)絡(luò)連接已經(jīng)成為智能家居的供氧通道，如果沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)，這些家居的智能性將大打折扣，外界發(fā)出的信號(hào)也很難有效接收，同時(shí)也會(huì)錯(cuò)過(guò)來(lái)自云端的OTA升級(jí)。大多數(shù)家庭中解決這一問(wèn)題依靠的是Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，但隨著智能家居的發(fā)展，Wi-Fi的局限性開(kāi)始讓蜂窩網(wǎng)絡(luò)大展拳腳。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)與智能家居

蜂窩網(wǎng)絡(luò)其實(shí)早已經(jīng)應(yīng)用在物聯(lián)網(wǎng)中，在物聯(lián)網(wǎng)中，很大一部分應(yīng)用其實(shí)對(duì)數(shù)據(jù)速率要求并不高，但對(duì)于終端功耗、成本的要求較為苛刻，并且由于這些終端數(shù)量巨大且分布范圍廣，需要范圍寬廣的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)提供完全覆蓋，如智能家居等，而蜂窩網(wǎng)絡(luò)便是一種解決方案。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)也被稱為移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，被分為模擬蜂窩網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字蜂窩網(wǎng)絡(luò)，名字的緣由主要是由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的各通信基地臺(tái)的信號(hào)覆蓋呈現(xiàn)六邊形，形似蜂窩，因此被稱為蜂窩網(wǎng)絡(luò)。

不過(guò)目前的3G、4G技術(shù)成本上不滿足要求，2G雖然可以滿足部分業(yè)務(wù)需求，不過(guò)由于技術(shù)落后，并不是一個(gè)可長(zhǎng)期發(fā)展的解決方案。

從技術(shù)角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)終端需要的是低速率、低帶寬、低成本、低功耗的解決方案，為了滿足這類應(yīng)用的需求，3GPP制定了相應(yīng)的Cat.1、Cat.0、NB-IoT等技術(shù)。包括如今5G技術(shù)的發(fā)展，也為了那些需要高速率傳輸?shù)闹悄芗揖?a target="_blank">產(chǎn)品提供了相應(yīng)的解決方案。

從市場(chǎng)來(lái)看，據(jù)工信部數(shù)據(jù)測(cè)算得出，截至2022年8月末，我國(guó)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶數(shù)量已經(jīng)達(dá)到16.98億戶，實(shí)現(xiàn)了對(duì)16.78億移動(dòng)電話用戶的歷史性反超，占據(jù)移動(dòng)終端連接數(shù)的比重超過(guò)了50%。

在發(fā)展速度上，2017-2022年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶數(shù)年增長(zhǎng)率達(dá)到了50.81%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了移動(dòng)電話用戶數(shù)的增長(zhǎng)。預(yù)計(jì)到2026年，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶規(guī)模將達(dá)到移動(dòng)電話用戶的2倍左右。

從公開(kāi)數(shù)據(jù)中顯示，隨著智能家居設(shè)備數(shù)量的增長(zhǎng)，以及受到家庭能源管理系統(tǒng)及家庭自動(dòng)化系統(tǒng)等技術(shù)發(fā)展的影響，蜂窩網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始在智能家居中盛行，2015年采用蜂窩技術(shù)連接的智能家居設(shè)備數(shù)量約為2010年的7倍。

據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，在產(chǎn)業(yè)鏈各方共同努力下，中國(guó)持續(xù)引領(lǐng)全球移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，目前中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)占全球比例已經(jīng)超過(guò)70%。

以Cat.1為例，這項(xiàng)從2008年被發(fā)布的協(xié)議在當(dāng)時(shí)并未得到重視，但隨著LTE網(wǎng)絡(luò)部署的擴(kuò)張，讓業(yè)內(nèi)意識(shí)到，IoT時(shí)代下，需要無(wú)線連接的設(shè)備都將使用LTE網(wǎng)絡(luò)。而Cat.1也將顯著降低LTE芯片的成本和實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度。因此，可以在包括M2M以及IoT等領(lǐng)域中發(fā)揮重要作用。

蜂窩網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用

蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有諸多優(yōu)點(diǎn)，如高覆蓋與高可靠性，在戶外覆蓋率可以實(shí)現(xiàn)99%以上，并且基礎(chǔ)設(shè)施完善，可靠性高。并且運(yùn)行了多年，其可信賴性同樣也很高，與其他通信技術(shù)相比，蜂窩技術(shù)在距離、覆蓋、穩(wěn)定性等方面都有著一定優(yōu)勢(shì)，可以形成互補(bǔ)。同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商的資源整合能力也能夠給智能家居系統(tǒng)整合更多資源，提供更多的服務(wù)。

但當(dāng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)實(shí)際應(yīng)用在智能家居上時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)有時(shí)候蜂窩信號(hào)往往達(dá)不到要求，因?yàn)榉课葜械慕ㄖ牧稀⒄系K物等，都會(huì)阻礙蜂窩信號(hào)的接收，可能會(huì)導(dǎo)致家庭中某些區(qū)域的信號(hào)微弱或者不存在。

這就需要使用到蜂窩增強(qiáng)器來(lái)解決信號(hào)弱的問(wèn)題，這種產(chǎn)品類似于Wi-Fi增強(qiáng)器，技術(shù)原理也差不多，并且隨著蜂窩網(wǎng)絡(luò)在智能家居中應(yīng)用得越來(lái)越普遍，對(duì)于蜂窩增強(qiáng)器的需求也將越來(lái)越旺盛。

目前在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中應(yīng)用的最廣泛的蜂窩網(wǎng)絡(luò)當(dāng)屬NB-IoT，不過(guò)主要應(yīng)用在水電、燃?xì)獗碛?jì)等能源控制上，對(duì)于真正的智能家居產(chǎn)品涉及并不多，因此主要能夠應(yīng)用在智能家居上的通信技術(shù)集中在Cat.0、Cat.1以及5G。

從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，由于Cat.1的下載速率可以達(dá)到10Mbps，可以滿足智能家居系統(tǒng)中視頻監(jiān)控的需求，應(yīng)用在智能攝像頭、智能貓眼、智能門(mén)鎖的場(chǎng)景都可以。并且Cat.1的室內(nèi)外網(wǎng)絡(luò)覆蓋率達(dá)到99%以上，覆蓋能力比自組網(wǎng)更強(qiáng)，傳輸可靠性以及安全性更高。

除了視頻監(jiān)控以外，還可以應(yīng)用在智慧醫(yī)療領(lǐng)域，Cat.1的中速率足以支持語(yǔ)音助手，也能滿足移動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的需求。尤其在許多老年人居住環(huán)境中，自組網(wǎng)較為困難，但蜂窩網(wǎng)絡(luò)仍然有覆蓋，這時(shí)候使用相關(guān)Cat.1的醫(yī)療監(jiān)控設(shè)備是最佳的選擇。

Cat.0與Cat.1類似，不過(guò)其上行與下行速率僅為1Mbps，優(yōu)點(diǎn)在于復(fù)雜度低，僅為Cat.1的50%，因此也應(yīng)用在對(duì)視頻清晰度要求不高的家庭安防監(jiān)控場(chǎng)景中，以及相關(guān)的可穿戴設(shè)備上。

而隨著5G技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于那些高功耗、常供電的智能家居而言，5G可能會(huì)是一個(gè)更優(yōu)的選擇。由于5G的大帶寬、高傳輸速率、更多的連接量，可以讓用戶在智能手機(jī)上更快地接受有關(guān)房屋狀況的更多數(shù)據(jù)。

目前國(guó)內(nèi)從事無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備及器件的廠商也較多，如超訊通信、吉大通信、中科海訊、縱橫通信、艾利特電子、天河電子、芯訊通、晶禾電子等。

小結(jié)

蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以作為非蜂窩網(wǎng)絡(luò)的有效補(bǔ)充，在智能家居場(chǎng)景中，相比Wi-Fi、ZigBee等，覆蓋率高、可靠性強(qiáng)、連接穩(wěn)定，安全上也有保障。即便出現(xiàn)停電、斷網(wǎng)的情況，但由于基站屬于獨(dú)立供電，并且還擁有備用電源，只要智能家居仍然有電，便能夠通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行控制。

且蜂窩網(wǎng)絡(luò)大多使用授權(quán)頻段，且為中心控制結(jié)構(gòu)，在干擾、頻譜效率及服務(wù)質(zhì)量上，都具有明顯優(yōu)勢(shì)。