智能家居出现一系列新的连接标准

在工业化世界中,一般家里都有多台连接的设备。首先,几乎每个至少年满 15 岁的人都有一部智能手机,在大多数情况下,还有一台笔记本电脑或平板电脑。此外,许多家庭还拥有智能电视和一个或几个智能音箱。这些设备大多使用 Wi-Fi 连接到家庭网络。

另一种几乎存在于所有家庭中的联网设备是智能电表,可持续发送有关功耗的信息。现在也有其他用于监控用水和用气量的智能仪表。这些仪表可使用各种有线或无线连接,如电力线通信(对于电表而言),蜂窝窄带物联网 (NB-IoT) 或低功耗广域网 (LPWAN),如 LoRaWAN。

FTTX 和宽带电缆正在取代数字用户线路 (DSL)

不同形式的数字用户线路(DSL:最初称为数字用户环路),例如 ADSL、Naked DSL、SDSL、VDSL 等,对大多数市场大规模采用互联网连接至关重要,尤其是在本世纪的第一个十年。

随着对更高速度的需求和联网设备数量的增加,DSL 的局限性开始变得更加明显。首先,由于信号衰减,DSL 速度严重依赖于到中央电话居的距离。因此,虽然宣传的速度是 30-50 Mbps,但大多数用户从未体验过这种带宽。此外,DLS 的延迟非常高,对在线游戏、视频会议和其他依赖速度的应用程序都有影响。

在许多成熟市场,DSL 几乎已经消失,尤其是在人口密集的地区,正在被超高速光纤网络或高速同轴电缆所取代。许多家庭,尤其是在欧洲,现在通过光纤到户 (FTTH) 电缆连接,速度高达 1 Gbps。在美国和英国,有线电视占主导地位,大多数家庭已经有了同轴电缆,DOCSIS 等技术可实现类似的宽带容量。

5G 网络和固定无线接入

由于在人口稀少的地区安装光纤的成本很高,许多蜂窝服务提供商 (CSP) 一直在他们的无线网络上提供固定无线接入 (FWA)。

几年来,使用长期演进(LTE 或 4G)蜂窝连接已经成为可能,因为该标准提供高比特率宽带移动服务。虽然这已经成功地为许多家庭带来了某种形式的宽带,但是对每个小区连接数量的限制以及网络的高延迟,对高带宽应用(如视频流、游戏和视频会议)造成了严重的限制。

然而,最近 5G 网络的到来为 FWA 连接提供了一个新的场景。凭借网络切片和超快延迟等功能,这种新无线电允许在同一频谱上实现千兆比特级的宽带容量和大量的并发连接。

如今,新的 5G 网络在大多数工业化国家/地区迅速部署,主要是在城市。农村地区向 5G 的过渡需要一些时间,但它将显著提高这些地区当前的互联网速度和服务质量。

Wi-Fi 在新家庭中无处不在

许多年前,使用 2.4 GHz 频段的简单 Wi-Fi 路由器就足以同时为少量设备提供稳定的通信。当时,大多数人只能使用笔记本电脑和智能手机的基本功能,如互联网浏览或观看 YouTube 视频。

由于许多人家中仍在使用台式电脑,这些电脑通常使用有线以太网电缆连接到家用路由器。旧笔记本电脑也包括以太网连接。如今,很难找到采用这种连接的笔记本电脑。

近年来,Wi-Fi 5 (802.11ac) 和 Wi-Fi 6 (802.11ax) 等新 Wi-Fi 标准的出现,改善了数百万台设备的连接,提供了巨大的宽带容量和类似的蜂窝网络功能。

如今,完全集成的 Wi-Fi 路由器连接到光纤或有线互联网,一次性提供三重服务(互联网、电话和电视)。在许多家庭中,采用铜缆(公共交换电话网,PSTN)的老式电话线已经成为过去。

使用不同连接标准的新一波互联设备

在过去几年中,新的互联电器已经进入许多家庭:互联冰箱、洗衣机、洗碗机、报警系统、智能空调和加热器等。

这些电器和其他设备中有许多使用家庭 Wi-Fi 网络,但也有一些具有额外的连接功能。例如,警报和门铃系统也可以使用蜂窝网络连接,允许它们在紧急情况下联系安全服务或执法部门,还有一些大型电器使用 Zigbee 进行通信。

嵌入式 SIM 卡支持许多家用设备的蜂窝连接

现在,许多最新款的可穿戴设备、笔记本电脑、平板电脑和其他小型设备都通过使用嵌入式 SIM 卡 (eSIM) 来进行蜂窝连接。智能手机中常见的传统塑料 SIM 卡现在不再使用,而是使用 eSIM,以便制造商直接将安全模块安装在设备的主板上,从而节电并缩小尺寸。这项新技术可以实现智能手表和其他小型设备的蜂窝连接。

此外,eSIM 还出现在许多其他设备中,如智能仪表、烟雾探测器、新型报警系统等。eSIM 还允许制造商和服务提供商在不直接访问设备的情况下,通过空中传输 (OTA) 提供蜂窝运营商凭证。

此外,窄带物联网 (NB-IoT) 和 LTE-M 等新蜂窝标准,允许低带宽通信的低功耗连接,因此电池供电设备能够在没有干预的情况下工作数月或数年。

远程教育和工作催生对连接的额外需求

在过去两年里,特别是在工业化国家/地区,已经进行最大规模的远程工作实验。

几天之内,许多组织不得不为数百万离开常规工作场所并继续在家工作的人安排设备、连接和安全保障。此外,随着学校在疫情的第一年关闭,大多数儿童、青少年和大学生需要额外的设备和不受影响的连接来继续上课、考试以及开展其他活动。

突然间,通常的家庭基本宽带连接不足以满足新模式的需求。ISP、CSP 和其他技术公司抓住这个机会,针对这种独特的情况改进他们的网络和服务。

虽然在封锁的最初几个月有许多挑战和问题,但大多数人都能应对这种情况,现有的网络证明能够胜任。

消费者应该意识到他们家中存在的所有不同的连接

虽然在大多数情况下,大多数消费者并不关心联网设备的数量及其通信方式,但他们需要了解,他们家中现在充斥着与其他设备和公司之间的各种连接。

所有这些系统不断收集关于家庭、居民及其使用不同电器、公用设施和技术的信息。对于 21 世纪的消费者来说,了解其含义以及如何保护自己免受潜在的隐私滥用和安全威胁至关重要。


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