构建物联网系统时需要考虑的主要方面,实际上取决于该系统的具体用途。
基于此,关于物联网中移动网络与Wi-Fi孰优孰劣的问题,可以分解为以下五个关键考量因素:
在4G/LTE网络出现之前,这种比较很容易得出——Wi-Fi网络的速度明显快于移动网络。但随着4G乃至5G的出现,两者之间的速度差距正在迅速缩小。虽然从技术上讲,4G移动网络的速度与许多Wi-Fi连接相当,最高速度约为1000 Mbps,但还需要考虑技术基础设施、干扰以及网络中设备数量等因素。
技术基础设施是指构成局域网的硬件,它既适用于移动连接,也适用于Wi-Fi,但具体方式有所不同。对于Wi-Fi连接而言,其速度上限由本地宽带互联网的最高速率以及路由器的最高速率共同决定。 对于移动网络,速度则取决于当地基站和发射器的性能。以物联网为例,假设一家工厂使用物联网技术对供应链进行监控。如果该工厂位于偏远地区,但附近有移动基站,那么4G或5G的速度会快得多。但如果工厂位于互联网速度较高的城市,那么Wi-Fi可能是一个不错的选择。 在城市地区,蜂窝网络通常比农村地区更发达,基础设施也更完善,包括更多的基站,从而能够提供更快的网速。相比之下,Wi-Fi 网络依赖于单个接入点(通常由家庭或企业提供),其覆盖范围仅限于该接入点附近。
起初,其他信号的干扰可能会让移动网络与Wi-Fi的对比显得势均力敌。但最终,移动网络凭借其信号强度脱颖而出。 Wi-Fi信号通常会被墙壁、门,或是微波炉等发射更高频率的设备阻挡。但移动网络的设计初衷就是为了在室内外环境中工作,且覆盖距离更远。简而言之,这意味着要享受Wi-Fi连接的高速网络,设备与Wi-Fi路由器之间通常需要一条无障碍的传输路径。而对于移动网络而言,干扰的影响则较小。
虽然从技术上讲,典型的家庭Wi-Fi网络可支持约250台设备,但一旦同时使用超过三四台设备,连接速度就会开始受到影响。相比之下,移动网络连接的设计初衷是支持大量设备,且不会影响网速,因为它利用的是由发射塔网络提供的更广泛的系统。
所需的安全级别在很大程度上取决于物联网设备的计划用途。虽然没有人希望遭到黑客的干扰,但某些类型的物联网用户比其他用户面临的风险要高得多。医疗技术、银行业和交通运输等领域,一旦受到敌对势力的干扰,都可能造成灾难性后果。Wi-Fi和移动网络都内置了安全措施,但移动连接技术远不止简单的密码或双因素认证那么简单。
所有通过移动网络传输的信号均经过加密。物联网设备在接收到数据输入后,会在传输前对数据进行加密,而接收设备则会对其进行解密。因此,如果恶意第三方从移动网络中截获了信号,任何不具备解密能力的人都无法破译该信号。黑客通常倾向于选择阻力最小的途径,因此解密技术本身就起到了巨大的威慑作用。
虽然Wi-Fi通常通过密码甚至双因素认证系统进行保护,但数据本身却很少被加密。事实上,如果有人能够突破保护Wi-Fi网络的防火墙,他们就能访问该系统的所有数据和功能。这就是为什么我们经常听到大学或医疗机构遭到黑客入侵的消息——因为这些机构通常拥有用于传输大文件的专用Wi-Fi网络。
在安全性方面,另一个关键因素在于:移动网络服务通常由网络连接提供商配备了受过专业培训的安全人员。这些专家能够查明任何网络入侵的来源,并迅速予以处理。而在Wi-Fi网络中,用户则需要自行决定是聘请网络安全专家来应对威胁,还是自己动手处理。
虽然在有限的空间内,Wi-Fi 在速度和数据吞吐量方面往往更具优势,但移动网络在覆盖范围上却具有明显的优势。这在一定程度上源于这两种技术所使用的频率不同。 Wi-Fi 使用更高频段,范围从 2.5 GHz 一直延伸到较新的 6 GHz 系统。这使得网络能够传输大量数据,但覆盖的地理范围相对较小。一台普通的 2.5 GHz 路由器的最大覆盖范围不到 100 米,而频率越高,覆盖范围就越小。
因此,这种方案对于局限于单栋建筑内的物联网网络效果良好,但在实现全球覆盖时却会遇到问题。虽然有些Wi-Fi信号扩展器网络能将Wi-Fi信号的传输距离延长至近20公里,但这会给网络所有者带来高昂的成本和复杂的安装工作。
另一方面,移动网络同时使用高频和低频,其中低频的传输距离要远得多。不过,这会以牺牲数据吞吐量为代价,其数据吞吐量历来远低于Wi-Fi网络。但随着4G和5G网络的出现,网速开始提升。
从实际距离来看,在非城市环境中,一个基站的平均覆盖范围约为21公里。然而,与Wi-Fi网络不同,覆盖区域的基础设施并非由个人来提供。在需要物联网设备的大多数地方,移动基站已经很常见。
在比较移动网络与Wi-Fi的复杂性时,乍看之下似乎难分伯仲。移动网络套餐有时会有复杂的条款和协议,但Wi-Fi的部署则需要在现场连接更多的线缆、设备和硬件。
在个人家庭等小型应用场景中,Wi-Fi 的配置通常要简单得多,因为只需插上路由器并登录几台设备即可。但一旦需要连接十到十五台以上的设备,建立一个稳定的 Wi-Fi 网络所需的硬件数量和配置工作量就会变得相当繁琐。
对于移动网络而言,只需打开设备即可,无需其他操作。支撑该网络的基础设施全部部署在移动运营商的服务器上,位于远程位置。当物联网网络包含数百台独立设备时,这极大地降低了网络的复杂性。
在应对全球化行业的复杂性时,拥有一个非本地化的移动网络至关重要,因为它能够实现跨国界的无缝通信和数据传输。 试想一下:公司总部位于挪威,而能够解决问题的专家却身在美国,此时却需要处理日本当地的硬件问题。然而,借助移动网络,全球支持的基础设施早已建立,且大多数情况下已包含在套餐中。无论信号覆盖到哪个国家,所需专家都能随时提供支持——从而避免了大量后勤方面的复杂问题。
Telenor IoT 提供的 IoT Connect 等移动订阅支持服务,其覆盖范围从安全到故障排除呼叫中心的运营不等。这些因素使得移动网络连接成为该类别中当之无愧的领跑者。
物联网解决方案的成本往往难以准确估算,因为这很大程度上取决于具体情况下所需的功能。设备数量、所需速度以及面向客户的技术都会影响成本。
尽管如此,移动网络订阅服务的前期成本通常较高,但从长远来看更具成本效益。物联网的移动订阅服务费用一般高于 Wi-Fi 设置所需的硬件成本,但在系统运行后,其维护成本低于 Wi-Fi。
依赖 Wi-Fi 来连接物联网,意味着需要聘请 IT 人员来安装硬件并管理系统、安排网络安全专家来确保网络免受黑客攻击,以及建立呼叫中心来处理客户服务问题。所有这些需求都会给物联网企业带来高昂的成本。
但通过移动网络连接,所有这些服务都作为订阅费用的一部分提供。因此,在私人住宅等小规模物联网场景下,Wi-Fi 可能是最具成本效益的选择,因为房主通常可以自行设置和运行。然而,一旦涉及商业应用,移动网络连接的成本效益就会显著提高。
通过了解几款应用场景,可以更清楚地看出每种系统的优缺点。
一家计划在全国范围内安装智能电表的国家级电力公司,利用移动网络将比使用 Wi-Fi 高效得多。借助移动网络连接,所有设备都可以在单一网络上进行设置。如果试图将每个单独的电表连接到业主个人的 Wi-Fi 网络,将会是一个过于复杂且成本高昂的项目。
从制造的角度来看,电表可以设置为在特定的移动网络上工作,而无需适应多种类型的 Wi-Fi。有些住户甚至可能没有 Wi-Fi,这会使电表无法使用。
对于国际运输和车队管理公司而言,物联网被有效应用于货物追踪以及最大限度地提高车队管理效率。
将移动网络与 Wi-Fi 直接进行比较,移动网络的传输范围更具优势。对于移动网络而言,其覆盖范围取决于基站的部署位置;而 Wi-Fi 的信号范围通常只能达到距离发射器几百米的范围内。
全球各地的太阳能公司已开始使用物联网(IoT)在本地监控电力消耗与发电情况。安装在个人屋顶上的太阳能电池板可以通过 Wi-Fi 网络或移动网络进行运行。
起初,通过 Wi-Fi 运行系统似乎是最显而易见的方案,因为用户大概率已经配置好了可用的 Wi-Fi。然而,天气状况、安装错误以及安全问题往往会接踵而至,而解决这些问题通常需要由房屋业主自行承担,而不是由物联网太阳能公司来处理。这往往会导致业主们为了弄清楚如何访问公司在线门户并建立物联网网络,而频繁致电太阳能公司。
使用移动网络是一个更简单的选择,因为太阳能公司无需依赖房主来搭建和运行物联网网络。 太阳能公司只需安装太阳能板,其余的网络设置则外包给物联网移动服务提供商。网络连接、安全配置和监控均在远程完成,因此房主无需负责这些方面的工作。正因如此,太阳能物联网公司为现场故障排查所需投入的工作量大幅减少。
随着移动网络的速度和稳定性不断提升,其在物联网中的应用场景也将持续扩大。Wi-Fi 具有许多有效的应用场景,对于已经部署该技术且在特定地理区域内运行的大型企业而言,它很可能仍将是不可或缺的基础设施。但随着各行业不断适应变化并变得更加灵活,移动网络连接将带来更多令人兴奋的选择。
总之,由于以下几个原因,移动网络通常被认为比 Wi-Fi 更好:
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