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什么是CBRS及其对物联网有何帮助?

简介: 为企业客户解决问题的应用程序推动物联网继续发展。在企业环境中,物联网解决方案的最大障碍之一是可靠和低成本的无线连接。之前Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee等都曾尝试解决这个问题,而CBRS (Citizens Broadband Radio Service)则是为企业物联网提供了一个可行的替代方案。

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为企业客户解决问题的应用程序推动物联网继续发展。在企业环境中,物联网解决方案的最大障碍之一是可靠和低成本的无线连接。之前Wi-Fi、蓝牙、LoRa、Zigbee等都曾尝试解决这个问题,而CBRS (Citizens Broadband Radio Service)则是为企业物联网提供了一个可行的替代方案。


什么是CBRS


具体到美国,公民宽带无线电服务(CBRS)是3550-3700 MHz之间的一部分无线电频谱。这是一个有价值的频谱区域,因为它可以实现良好的传播(穿透墙壁并进入中等距离的能力),并具有更高带宽的服务(如LTE和5G)的好处。


CBRS频谱可用于在建筑物内部署独立的专用LTE或5G网络。


在使用CBRS之前,要确保像医院这样的设施内有一个健壮的蜂窝网络,需要安装特定于运营商的分布式天线系统(DAS)。这些系统价格昂贵,并且只能与一个运营商一起使用。CBRS系统具有为LTE/5G连接提供“中性主机”的潜力,该连接将通过CBRS无线电基础设施连接蜂窝设备(如电话或IoT传感器),然后再连接到运营商的分组核心网络。对于支持CBRS的手机(尚不多),他们可以独立于所使用的移动运营商使用这些内置网络。


例如,对于一栋建筑内的物联网设备,使用CBRS连接可能比试图从地下室HVAC控制器连接到2英里外的基站要可靠得多。



商业利益


中性主机物联网连接


对于企业中安装的直接蜂窝式IoT设备(例如医院中的药房温度监控器),如果将设备配置为直接参与企业CBRS系统,则可以免费使用CBRS作为主要的蜂窝连接。 如果企业提供了用于连接的所有组件,则无需支付电信运营商费用。


可替代Wi-Fi


CBRS 4G/5G系统使用的无线电技术比Wi-Fi先进得多,即使在同等功率水平下,其覆盖范围也可以达到3-4倍。由于安全性和访问权限是通过SIM卡控制的,因此IT团队可以减轻许多管理Wi-Fi访问和安全性的麻烦。


比LoRa或Zigbee更好的性能


诸如LoRa或Zigbee之类的特定于IoT的无线技术通常使用应用程序层路由设计,这意味着IP网络的某些灵活性和健壮性不可用。对于直接到IP的连接(例如使用CBRS 4G/5G启用的连接),固件升级和服务更改之类的操作要容易得多。


宽带电话和数据服务


物联网不是CBRS的主要用例。提升建筑物中手机性能的能力是主要的价值驱动力。物联网成为了CBRS投资的一个附加项目,至少在这个阶段是这样。在将来启用CBRS的建筑物中,笔记本电脑和电视等其他设备的Wi-Fi替代品可能会出现。



CBRS应用


对于CBRS来说,好的物联网应用是那些需要大量带宽并且可能不是电池供电的应用。如:


1)视频监控或计算机视觉应用


2)实时控制 - 楼宇自动化、暖通空调


3)一键通话(Push-to-talk)- 安全、操作语音,如医疗保健领域的语音


4)由电源供电的传感器 - 温度,空气质量


5)基于网关的物联网 – 室内定位,传感器与本地网关通信



室内定位示例


CBRS可能是未来校园物联网解决方案中安全、高带宽回程和远程连接的潜在候选方案。与Wi-Fi相比,CBRS更具吸引力的是,它可以从单个接入点支持的范围、对移动用户的移动性支持以及支持大量流量的频谱效率/容量。


对于高可靠性的用例,或者在复杂的IT系统和拥挤的无执照频段使用所困扰的环境中(例如医院),CBRS可以提供一种新的功能来安装IoT解决方案。依赖于蓝牙或超宽带的室内定位系统通常具有高频实时数据流要求,这对于基于Wi-Fi的回传来说可能是一个挑战。连接到CBRS IoT网关设备的CBRS小型小区可以提供解决回程问题的新方法。


对于基于CBRS的IoT网络,近期的挑战是如何处理设备管理(基于SIM的安全性和资源调配)以及具有CBRS功能的网关和传感器的有限可用性。像Athonet这样的公司正在努力解决由新的CBRS企业部署产生的软件和编排问题。



潜在的障碍


特定国家


CBRS是仅存于美国的频谱带。然而,其他国家也在为未经许可的宽带无线发布公共频谱。缺点是每个国家都需要专门的无线电硬件才能在某一波段工作。随着这些频段的起飞,蜂窝模块制造商很可能会将它们合并。一个“专用蜂窝(private cellular only)”模块可能在未来几年内上市。


许可证详细信息


CBRS是许可频谱和非许可频谱的混合体。通过拍卖可获得150 MHz总频段中的70 MHz,移动运营商很可能会消耗掉这些频段。其余的80 MHz可作为“一般可用性”使用。80 MHz仍然是进行私有蜂窝操作所需的大量频谱。但是,就像2.4 GHz频段的拥塞一样,随着时间的流逝,CBRS GAA频谱可能会得到越来越多的使用。



客户可用性


对于一家正在寻找连接选项的物联网公司来说,CBR应该受到关注,但它确实太新了,目前还不能依赖。除非应用非常有价值,否则仅为物联网部署独立CBRS网络的成本可能是不合理的。等待客户站点采用CBR可能是物联网社区必须采用的策略。


CBRS是美国公共频谱的一个令人兴奋的飞跃。它将如何为企业和物联网社区发挥将是非常有趣的。


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