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多模LTE或是物联网一大技术趋势

2017-07-15 09:27
棒棒书香
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蜂窝技术,物联网连接的主流方向

连接技术何其多,物联网在蜂窝和非蜂窝的通讯技术之间怎么选择?高通认为,蜂窝通讯技术是未来物联网的主流连接。

为什么手机中的技术可以应用到物联网?

原因之一,蜂窝通讯技术经历30多年发展,具备覆盖广的先决条件,不需要重新部署,最直白的例证就是,无论走到任何一个地方,手机基本都有信号。GSMA数据显示,截至2016年4月,在全球160多个国家中,超过500家运营商部署了LTE,超过400个厂家发布了超过5000款支持LTE的各种产品——借助过去数年智能手机的发展脉络,LTE已经成为最容易获得且性能最容易保证的无线通信主流技术。

原因之二,运营商花费了很大精力部署蜂窝通讯技术,在连接性、安全、质量方面都有充分保证,确保了它是始终在线、安全可靠的一个基础设施。

一个手机,里面的通信系统尽管五花八门——有4G、GPS、FM、Wi-Fi、蓝牙等,这些都是射频系统,要收发数据、处理各种信号,还要全部塞在一个极其轻薄、小面积的金属壳子里,且壳子里的电池、相机等机械构件还都在抢占资源。能在这么一个严苛的设计环境里,既兼顾技术的进步,又兼顾多个系统的兼容、功耗、成本和散热等其他指标,说明经过了一个长期融合的过程,自然适合低成本模块的物联网。

原因之三,蜂窝通讯行业生态系统的从业者非常多,在网络侧有全球主流的基础设施厂商们,终端侧有手机厂商们,芯片侧有高通等从业者,大家从标准的制定到技术的发展和验证,到产品的研发和上市,以及整个网络、整个手机的优化和完善,已经形成了一条成熟的产业链。

当然,仅仅把现有的LTE技术平移到物联网终端是行不通的,为了支持更广泛的物联网终端连接,低功耗和较低数据传输速率也是一个需求,如何解决?

物联网如何连接?eMTC/NB-IoT/EC-GSM共进退

LTE七八年以前在全球标准化组织3GPP Release 8中最早被定义下来之后,就从来没有停止过演进。它发展大概有两个方向:一个是不断追求更高的用户体验,另外一个就是追求整个网络和终端的简化,面向海量部署、低成本、低功耗的物联网技术

所以,目前3GPP制定了三种关于物联网的标准连接技术,一种是eMTC(Cat-M1),是机器之间通讯的标准;第二种叫NB-IoT(Cat-NB1,窄带物联网) ;第三种是EC-GSM。行业标准制定之后,基站、芯片、应用服务等等往后都会跟进应用。

前两种技术的主要任务是降低系统复杂度、降低系统成本、提高系统的续航时间,去掉不必要的能力,比如高数据率、高移动性、超强传输能力,而是根据物联网的要求量身定制,达到提升电池寿命、降低成本、提升小区内部署总量的要求,实现其他的益处。EC-GSM是基于GSM(2G)技术,主要针对一些还保留原来2G网络的运营商,EC-GSM会在传统GSM基础上继续演进,加入增强的特性,比如更深的覆盖。在很长的一段时间里面,这三者都会共同发展共同存在。

而Cat是指LTE的类别,根据LTE的速率,给出了不同的等级划分:比如手机的入门级是LTE Cat.4,达到上行50Mbps、下行150Mbps的速率,那么LTE Cat.6的下行速度就是300Mbps,到了LTE Cat.12,下行速率达到600Mbps。

高通目前的旗舰移动平台——骁龙835所集成的就是支持LTE Cat.16的骁龙X16千兆级LTE调制解调器,下行可以做到高达1Gbps。另外,支持LTE Cat.18的骁龙X20 LTE调制解调器也已推出,下行速率达到1.2Gbps。

如何部署?一切从简

那eMTC与NB-IoT技术如何实现4G调制解调器的海量部署、规模经济和超长生命周期?主要方法是降低复杂度。

首先,eMTC与NB-IoT要放弃掉原来LTE对数据速率的追求,因为绝大部分物联网用不着。

如上文所提,高通在手机上能实现千兆级下行速率,它的应用场景能满足沉浸式VR体验、联网云服务、或者文件和媒体的超高速下载,但在物联网的应用场景却很少,这说明,物联网并不需要超高速率,绝大部分应用在1Mbps或者几百kbps、几十kbps足以。比如,eMTC上行下行都是1Mbps;NB-IoT上行和下行分别是60kbps和20kbps,主要针对一些计量和环境传感器等简单应用,往往是一两个星期甚至更长时间才需要给网络发送极少数据。

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