LTE技术之于蜂窝物联网 - 安防知识网

蜂窝物联网(也称蜂窝M2M通信)不过是整个物联网市场中的一小部分。蜂窝物联网描述了在一个广阔的区域内嵌入蜂窝无线电模块并使用点对点连接进行通信的终端。通常情况下，蜂窝物联网涉及服务费用，但也有例外，比如一个拥有频谱的公用事业公司建设自己的蜂窝网络来运行物联网应用。

　　基于标准的3GPP蜂窝技术并不是M2M的惟一解决方案。Sigfox和LoRa等专有系统在低功耗广域(LPWA)M2M领域与蜂窝技术展开竞争。Sigfox和LoRa等专有系统与基于LTE的M2M网络之间最大区别在于Sigfox和LoRa并非出自3GPP标准。3GPP代表第三代合作伙伴计划，是一个行业组织，为GSM、UMTS和LTE等移动技术设立全球标准。

　　基于标准的终端和网络可以在不考虑供应商的情况下进行通信;而专有系统可能会导致供应商锁定, 这是因为部分通信链由一个供应商完全控制。就LoRa举个例子，虽然有一个通过使用技术来构建解决方案的供应商联盟，但所有模块芯片必须从Semtech获得许可。基于标准的解决方案和专有解决方案之间的区别还在于能否获得许可频谱——蜂窝物联网使用获得许可的频谱，而专有系统与Wi-Fi、Bluetooth和ZigBee一样，使用未经授权的频谱。

　　物联网和M2M两者相互依存

　　就广义看,物联网是指在智能手机和平板电脑之外连接到一个数据网络的任何终端。物联网也不需要独特的服务费。例如，智能电表可以通过Wi-Fi或用户的智能手机连接到互联网。这里的服务费要么与回传Wi-Fi接入点的宽带连接有关，要么与智能手机用户的数据套餐有关。虽然Ovum没有量化物联网市场的总体规模，但我们可以肯定，很多终端通过没有获得授权频谱的Wi-Fi、蓝牙或ZigBee网络连接，而不是通过移动运营商的无线网络连接。这纯粹是基于连接成本，因为未经授权的网络往往免费或成本更低。当然,也有许多通过物联网连接的终端支持收取服务费的商业模式。

　　物联网和M2M现在并不完全排斥，它们可以共同合作提供服务。一家公用事业公司可以使用Wi-Fi将家庭电表与电线杆上的聚合点连接——这就是物联网。电线杆又将使用蜂窝无线电依次连接到广域网——这是M2M或者更确切地说是蜂窝M2M。

　　图1阐释了物联网、M2M和蜂窝M2M如何互相重叠。大小不会扩展,但插图显示出M2M是物联网的一个子集, 而蜂窝M2M又是M2M的一个子集。

　　　可以锁定广泛的垂直行业市场

　　LTE的高数据速率显然有利于大众宽带服务，比如视频。那些相同的数据速率也使LTE成为一个嵌入在汽车内部提供车载通信和娱乐的很有吸引力的技术。然而，并非所有的M2M连接都需要高数据速率:对于一些M2M连接来说，电池寿命较长且价位较低的模块更为重要。LTE对于M2M的吸引力在于它可以解决广泛的用例需求。2G和3G却不能做到这一点，图2显示了不同的LTE M2M用例及其连接需求。

　　从3GPP R12开始, 机器类通信(MTC)增强成为LTE的一大关注点。虽然3GPP继续使用多种技术(比如4x4 MIMO和多载波聚合)来与LTE-Advanced和LTE-Advanced Pro等标准一起推动LTE速度迈向1Gbit/s，但它还致力于反方向推动LTE，以便LTE M2M能够取代需要低成本模块和较长电池寿命(而非较高网络速度)的GSM M2M以及其他M2M连接。

　　当网络设备供应商在讨论数百亿的未来连接时,他们讨论的不只是智能手机、平板电脑和笔记本电脑等消费者终端，还包括针对安全、资产跟踪、无人驾驶汽车和智慧城市等应用连接新类别的终端。LTE供应商或运营商不能低估物联网机会的重要性,尤其是在当前拥有高水平智能手机渗透率的成熟市场。收入增长将需要来自新的市场机会，其中一个便是M2M。

　　LTE M2M的成功显然需要一个强大的移动网络。在探究支持M2M所需因素时，我们认为支持LTE扩张并与3GPP阵营内外的替代性技术竞争的3个主要因素：覆盖范围、连接和成本。

　　具备广泛的覆盖范围至关重要

　　在涉及无线服务时，覆盖范围显然很重要, M2M也不例外。如果运营商不能连接终端，那么企业会选择不同的通信技术。在M2M领域，移动运营商面临比正常情况更严峻的挑战。有时M2M需要网络连接到偏远地区(比如高层建筑的地下室)的固定终端。3GPP R13在这方面将带来帮助，以支撑更好的LTE机器类通信。网络将能够处理低功耗的通信扩展其覆盖范围。信号变化(如重复通信传输)也将有助于延伸覆盖范围。不能被忽视的事实是，为了取代GSM M2M，LTE的网络布局不能输给GSM。相比更新的专有LPWA M2M解决方案，网络覆盖范围将是移动运营商的优势：专有LPWA必须全面建设它们的网络布局, 而移动运营商可以针对M2M使用其现有的LTE 网络布局。

　　带宽、电池寿命和模块成本是讨论主题

　　有些LTE的机会在当下，有些则需要数年的发展。导致这种情况的部分原因取决于技术发展，且Ovum认为供应商和移动运营商在试图优先考虑不同的垂直市场机会时需要考虑下列因素。

　　● 需要多少带宽，是高速还是低速连接？

　　● 是否需要模块特定的电池，电池寿命需要持续多长时间？

　　● 模块成本相对它被嵌入资产的成本占比多少?或模块成本相对连接产生的服务费用所占比例是多少?

　　移动运营商及其服务合作伙伴应立即锁定带宽需求较高、电池寿命和模块成本并不形成障碍的物联网应用, 比如拥有电源的高清监控摄像头。首先，支持这些应用的网络和模块已经到位——这些要求与智能手机的要求没有多大区别。第二，鉴于LTE带来较慢数据网络无法提供的新机会，有兴趣开发这些新物联网应用的垂直行业将积极打造所需的连接关系。

　　另一方面,带宽需求较低且电池寿命和模块成本形成“关卡”因素的物联网应用(比如集装箱追踪)采用LTE技术的发展速度将比较慢。首先，模块还没有准备好支持相应的需求。第二，许多垂直行业可能已经在使用GSM，没有理由用LTE替代所有的GSM模块。GSM模块向来以较长的更换周期著称，所以基本上没有什么时间窗口取代这些模块。对于这些垂直行业，移动运营商及其服务合作伙伴需要采取更为大胆的行动来推出LTE M2M。