Wi-Fi 还是蜂窝？搞物联网怎么选择连接协议？

为你的企业选择正确的物联网连接协议是一项重要的决策。

以下为译文：

为你的设备选择正确的物联网连接协议看似非常简单。大多数人都认为Wi-Fi适合室内部署，而蜂窝式连接适合室外部署。

然而，事情远非如此简单。我们的团队发现客户低估了某些无线技术的优缺点。在有些情况下，实际上我们会向打算在室内部署的公司推荐蜂窝协议。这是因为蜂窝式物联网连接协议更容易设置，可以提供更好的可靠性，还允许设备制造商控制数据。

在选择无线类型时，还有很多其他的因素会影响你的决策，例如基础设施（蜂窝网络和Wi-Fi网络）的可用性，或客户对价格的敏感度。在本文中，我们将讨论各种物联网连接协议，看看哪个才是你的物联网解决方案的最佳选择。

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Wi-Fi连接 

优点

• 经常性成本最低，甚至为零。与蜂窝设备完全不同，Wi-Fi连接设备不会产生经常性成本。这是因为蜂窝设备需要SIM卡，所以需要向手机供应商支付流量费用。通常Wi-Fi也较便宜，因为无需为访问网络基础设施（即Wi-Fi网络）付费。你需要注意，物联网平台也常常会收取一定的连接使用费，其中也包括Wi-Fi。但是，这种经常性的费用比一般的手机流量费用便宜得多。

• 无带宽限制。对于需要高带宽的应用（例如音频和视频）来说，Wi-Fi没有带宽限制的特点是理想的选择。如果你计划将监控视频从一个地方传输到另一个地方，那么就应该使用Wi-Fi。对于企业而言，你无需考虑带宽成本，因为你的设备将利用客户现有的Wi-Fi网络。

• 低延迟。由于复杂的运营商网络基础设施，通常蜂窝设备必须通过Wi-Fi之外的系统传输数据。如果设备需要漫游，则消息需要传输到更远的地方，而且通常优先级都较低。另外，为了从远处连接基站，蜂窝无线协议必须重复传输丢失的重要消息，这需要额外的时间。因此，基于Wi-Fi的设备比蜂窝设备的延迟更低。

缺点

• 物联网连接的控制。Wi-Fi连接设备需要依赖路由器与互联网的连接。如果你的主路由器提供的Wi-Fi信号很弱，那么你的设备会出现连接不佳的情况。与蜂窝网络不同，Wi-Fi设备要求你的客户知道如何配置设备对其网络的访问。采用Wi-Fi连接时，设备数据将流向你的客户，因此如果你的解决方案的价值体现在数据中，则Wi-Fi并非你的最佳选择。

• 障碍物。墙体建筑材料（比如墙、金属框架和建筑材料等）会经常干扰Wi-Fi信号。

• 主路由器。Wi-Fi非常适合许多的室内连接产品，因为这些设备通常距离路由器很近。而户外的智能产品（比如连接到室外的热水浴缸）通常离主路由器太远，无法建立可靠的连接。你可以借助很多产品扩展Wi-Fi信号。但是，这需要额外的设置。对于室外覆盖而言，你需要Wi-Fi扩展器或特殊的室外接入点，这些设备都需要电源，而且还会增加发生故障的几率，也会增加额外的成本。

• 安装体验。用户经常会修改SSID和密码，这很容易破坏设备与路由器的连接。有些防火墙和其他连接过滤解决方案还需要IT管理来设置“应急措施”，这也会增加设置的复杂性。而蜂窝网络无需最终用户的配置即可正常运转。

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蜂窝连接

优点

• 随时随地连接。蜂窝网络覆盖了全球90％的人口，所以你可以在任何地方连接你的物联网设备。

• 低功耗，低成本。近年来，蜂窝芯片的功耗和成本已大幅度下降，这意味着你可以用相同的成本和功耗将Wi-Fi换成蜂窝网络。如今，蜂窝网络在成本和功耗方面与Wi-FI旗鼓相当，因此你可以考虑在更多场合下使用蜂窝网络。

• 专门的设计。现有的蜂窝基础设施旨在处理持续的通信。与Wi-Fi网络不同，全美国的蜂窝网络质量更稳定。这是因为美国电话电报公司或威瑞森等公司收了你的钱，他们会管理和提供更好的网络。由于没有限制性的规定，所以通过蜂窝网络发送的数据量没有限制。

• 穿透性。蜂窝通信协议可以将信息发送至难以到达的地方或地下，因为它们更容易穿透固体障碍物。

• 安全性。你向手机通信公司支付了费用，所以他们会管理好你的安全性，降低安全漏洞的可能性。而对于Wi-Fi网络来说，如果最终用户没有正确更新和打补丁，那么就很容易被黑客攻击。

缺点

• 流量费用。访问蜂窝基础设施会带来经常性成本，并非所有物联网业务模型都能承担这笔费用。

• 管理运营商。与移动运营商打交道是一件痛苦的事情。最好选择一家能代为管理移动运营商的物联网平台。移动运营商会更快地响应物联网提供商，因为他们是大客户。如果你是一家小型企业，那么移动运营商不会把你放在眼里。他们会优先照顾大客户，所以物联网提供商在与移动运营商关系方面具有强力的谈判优势。

• 蜂窝物联网连接标准的变化。新的更好的蜂窝标准层出不穷。曾经是3G，但现在一切却都与LTE有关。万幸当前的LTE标准的设计在未来10年内皆可部署。所以，短期内你不会遇到重大变化。但是，Wi-Fi的格式和结构会随着技术的变化而频繁变化。蜂窝基础设施由政府监管，并由专门的公司维护其正常运行。

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如何选择合适的蜂窝网络连接

与Wi-Fi不同，你必须进一步考虑物联网设备所需的蜂窝物联网连接类型。目前，2G和3G无线技术正在逐步淘汰，因此不在考虑范围之内。但仍有其他无线技术需要考虑，例如Cat-M1（LTE）和NB-IoT。

Cat-M1

Cat-M1是物联网应用程序最新的蜂窝协议之一。Cat-M1使用的是LTE芯片组，旨在与传感器集成。Cat-M1消耗的电力很少，这意味着充电次数少，电池寿命也更长。美国电话电报公司和威瑞森于一年前刚刚推出了Cat-M1网络，因此物联网平台也在尝试通过Cat-M1的蜂窝网络连接产品。

窄带物联网

窄带物联网（Narrowband IoT ，也称为NB-IoT或LTE-NB1）是一种低功率广域技术（ Low Power Wide Area，简称LPWA），理论上可以在任何地方使用。窄带物联网可以在现有的LTE波段内部署，运营商将能够通过固件的更新来更新其网络。窄带物联网还可以在必要时在其专用波段内作单独的部署。

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Mesh网络

随着物联网平台的成熟，他们开始采用一种低功耗低成本的替代方案来衔接这些设备：无线Mesh网络。

无线Mesh网络是一种节点型（网状拓扑）的基础结构，各个节点之间通过无线连接。这些节点之间通过互相连接扩展无线电信号（例如Wi-Fi或蜂窝连接），从而实现路由、中继和代理客户端的流量。每个节点都可以将无线信号发散到更远的地方，所以可以最大限度地减小盲区的可能性。

需要注意的是，并非所有的无线Mesh网络都具有这些优势，以下是Particle Mesh独有的特点：

1. 无单点故障。构建具有自我修复能力的本地网状网络。如果某个设备掉线，那么网络可以自行重新设置连接到最近的节点。这意味着不会发生数据丢失，没有盲区，没有问题。

2. 自行扩展。如果你需要扩展Mesh系统的网络，那么只需添加另一个节点，消息即可通过Mesh网络回到网关。

3. 可靠的网络。互相连接的设备可以同时传输数据，而不会导致网络连接的复杂化。如果一个节点发生故障，那么附近的另一个节点可以接收连接并继续进行数据通信。

4. 低成本，低功耗。使用无线Mesh网络可以降低设施之间安装光纤/电线的成本和复杂性。你可以根据所需的覆盖范围，添加或移除无线Mesh网络的节点。Mesh的使用与蓝牙的功耗相同，因此你可以设计能够维持3-5年的设备，然后再丢弃或更换。

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无线Mesh网络适合你吗？

在物联网项目中使用无线Mesh网络时，请务必考虑以下三个核心因素：安装，网络管理和支持。

1. 安装。这方面完全取决于你的应用程序。你需要问自己是否确实需要一组分布式的Mesh节点。如果你打算在自己家里实现无线Mesh网络，那么可以利用低成本的硬件实现相对简单的部署。如果你打算为商业或工业应用程序实现Mesh网络，那么在部署大规模的Mesh网络之前，你应该先建立一个小规模的Mesh网络原型，确认一下该系统的效率。

2. 设备管理。大多数无线Mesh网络解决方案都需要通过桌面或移动应用程序管理某种形式的设备或网络。在比较解决方案时，很重要的一项工作是找到一个人允许你管理大量设备、监控事件日志、执行诊断并通过无线网络发送更新。你对Mesh拓扑结构的控制越多越好。

3. 支持。在选择Mesh网络解决方案时，考虑周围的社区也很重要。采用有局限性的Mesh网络解决方案，那么将来在开发中可用的资源就会相对较少。Particle的开发工具包有一个大型的开发社区，方便你获取信息和支持。此外，选择广泛使用的无线Mesh网络解决方案，也可以方便你将物联网设备与现有云服务结合起来。

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如何选择合适的物联网连接平台

在检查物联网连接协议时，你还需要查看当前市场上的物联网平台。你需要选择一个物联网平台，为你的解决方案提供正确的物联网连接。通常选择合适的物联网平台都很困难，因为他们会以不同的方式推销自己，而且提供的解决方案也各异。因此，在选择物联网连接平台时，你应该思考一下几个问题：

• 物联网的连接。供应商的网络覆盖范围是否适合你的业务的当前和未来的计划？

• 物联网的连接方法。你需要什么类型的物联网连接？你的物联网产品需要Wi-Fi还是蜂窝解决方案？你需要评估这些需求，并了解供应商解决这些需求的办法。

• 地理覆盖范围。他们是否提供全球支持的嵌入式SIM卡？物联网平台是否涵盖了你的业务所需的区域？

• 流量收费。供应商的流量收费是否合理？你可能希望能够随时暂停或取消流量服务，还希望能够控制使用的流量。

• 数据访问。你怎样才能将物联网平台产生的数据与企业后端和当前的云服务相结合？你打算如何处理这些数据？这个服务是否能够满足这些需求？

• 服务类型。物联网平台对本身的描述与销售如何？有些服务纯粹是物联网连接平台，有些则是提供硬件、软件和连接的端到端解决方案。你需要评估你的业务需求。你的需求会如何随着时间而变化？

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小结

为你的企业或项目选择正确的物联网连接协议是一项重要的决策。在开展项目之前，你必须考虑每个无线协议的优缺点。花点时间熟悉每个无线协议的优点可以为将来的发展省却许多烦恼。

作者 | Jeffrey Lee

译者 | 弯月

责编 | 屠敏

出品 | CSDN（ID：CSDNNews）

原文：https://dzone.com/articles/how-to-choose-the-right-iot-connectivity-protocol

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