物聯(lián)網(wǎng)的長期演進技術(shù)
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內(nèi)容提要：隨著LTE(長期演進)技術(shù)的發(fā)展，這項技術(shù)可以滿足建設(shè)更方便互連世界的需求，而圍繞該問題的蜂窩藍圖也變得日趨復(fù)雜。為了將LTE引入物聯(lián)網(wǎng)，不同國家/地區(qū)和運營商采用了不同的技術(shù)和頻段，最終導(dǎo)致出現(xiàn)了明顯的市場分割現(xiàn)象。這些分歧和復(fù)雜現(xiàn)狀讓產(chǎn)品創(chuàng)造者意識到需要采取戰(zhàn)略性手段來使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備永不過時。其中部分戰(zhàn)略手段包括利用eSIM、引腳兼容和多頻段模塊以及MVNO/物聯(lián)網(wǎng)平臺。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201710/370600.htm作者：Will Hart，Particle 蜂窩部產(chǎn)品經(jīng)理 和 Patty Felts, u-blox開發(fā)工具總經(jīng)理
盡管近來有許多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的新聞報道，但在機器中融入連接的做法卻屢見不鮮。多年來，網(wǎng)絡(luò)運營商一直在供應(yīng)基于GSM的連接模塊，蜂窩連接在眾多應(yīng)用中表現(xiàn)不俗，證實了自己的實力。促使物聯(lián)網(wǎng)變革的并非設(shè)備連接本身的理念，而是其廣泛的應(yīng)用。同樣，LTE始終沒有變革物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，只是改變了其規(guī)模大小。LTE具有低成本、低帶寬和低功耗的特性，實現(xiàn)了許多在過去不可能或經(jīng)濟上不可行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。據(jù)預(yù)計，20201年前互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的數(shù)量將超過500億，而LTE技術(shù)有可能在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中起決定性作用。
但對產(chǎn)品創(chuàng)造者而言，當前從立足于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向使用LTE技術(shù)來部署解決方案，可謂機會與風(fēng)險并存。在推行(和決定LTE技術(shù))LTE前途的競爭中，不同國家/地區(qū)、運營商和硬件制造商采用了各種不同的蜂窩技術(shù)和頻段。最終使得LTE格局變得日趨分裂和復(fù)雜。
盡管存在各種挑戰(zhàn)，但向LTE轉(zhuǎn)型在所難免。因此，要求產(chǎn)品創(chuàng)造者采取靈活、戰(zhàn)略性的手段來確保他們的設(shè)備永不過時。
展望蜂窩技術(shù)的未來
無線傳輸數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在最初的2G蜂窩模塊出現(xiàn)時，就向設(shè)備中添加了該模塊以減少服務(wù)成本。接收到的數(shù)據(jù)包括自動售貨機里的庫存水平、繳費終端機內(nèi)的篡改證據(jù)，或生產(chǎn)設(shè)備所用的時間等。數(shù)據(jù)還包括簡單的功能，如將設(shè)備投入使用或停機、告誡運營商已報告故障或提供無線更新等。
隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷推出，可能實現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。具有更多不同數(shù)據(jù)需求的應(yīng)用(如視頻、音頻和遙測控制等)將提高人們對可靠、靈活和高能效連接的需求。
如今，很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被部署在遠程位置，而且采用電池供電。這些分布式應(yīng)用需要功耗更低的芯片組和模塊，但對帶寬的要求相對比較一般。LTE在此類應(yīng)用的連接上也起到了重要作用。
目前，LTE的作用是通過在低帶寬物聯(lián)網(wǎng)流量中使用“資源塊”，通過所謂的“類別”來支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。最為顯著的是，物聯(lián)網(wǎng)將為機器類型通信(被稱為LTE-MTC、LTE-M或LTE Cat M1)以及NB-LTE-M和NB-IoT(NB指窄帶)部署LTE Category M1。
物聯(lián)網(wǎng)流量使用的類別要求復(fù)雜芯片組的數(shù)量顯著減少，這一要求具有兩重含義——運行功耗更低(啟用超低的功耗節(jié)點如智能傳感器和執(zhí)行器等)，而且成本更低(應(yīng)用范圍更加廣泛且更多樣化)。在某種程度上通過使用更低的(根據(jù)3G)帶寬可以滿足上述需求，使其在數(shù)據(jù)交換受限時甚至更適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
蜂窩藍圖存在分割現(xiàn)象
產(chǎn)品創(chuàng)造者最初在開發(fā)蜂窩連接時面臨著巨大的困難。蜂窩藍圖，過去被漫游協(xié)議和固定的幾套受支持的頻段簡化，現(xiàn)在采用LTE后開始變得更加復(fù)雜。產(chǎn)品創(chuàng)造者必須著手計劃(但并未公開表示)使現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)退出歷史舞臺，并結(jié)束LTE標準和頻段的國際分割現(xiàn)狀。
大部分運營商已宣布計劃在十年內(nèi)停止使用2G網(wǎng)絡(luò)。而且因為更多的投資資本瞄向LTE，3G網(wǎng)絡(luò)的未來也不容樂觀。
同時，運營商在客戶維系方面也面臨著挑戰(zhàn)。支持客戶采用LTE技術(shù)需要了解芯片組供應(yīng)商、模塊制造商和運營商之間的復(fù)雜關(guān)系。
蜂窩藍圖始終受區(qū)域性變化的影響(變得復(fù)雜);而且不幸的是，這種情況不會隨著LTE而改變。過去，產(chǎn)品創(chuàng)造者能夠依賴漫游協(xié)議實現(xiàn)國際兼容。但隨著LTE的問世，不同運營商采用的不同頻段將使這些類型的漫游協(xié)議失效。有人認為這預(yù)示著產(chǎn)品創(chuàng)造者可能需要采用他們自己的MVNO服務(wù)(移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商)并與運營商簽署直接協(xié)議。如果遠離創(chuàng)新的刺激，這些問題對市場準入來說意味著令人沮喪或徹底崩潰的障礙。每份運營商協(xié)議均需要花費數(shù)月時間進行協(xié)商，并受到服務(wù)條件、定價和數(shù)據(jù)量的影響。轉(zhuǎn)售該服務(wù)將為MVNO的制造商帶來更大的挑戰(zhàn)。
部分創(chuàng)業(yè)公司正在通過創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)平臺解決新出現(xiàn)的問題，該平臺可以讓產(chǎn)品創(chuàng)造者卸下連接的負擔。這些平臺旨在將MVNO的優(yōu)勢和基于云的服務(wù)提供商所具有的豐富資源組合起來。
國際產(chǎn)品的復(fù)雜性
在蜂窩通信領(lǐng)域，從來沒有一套統(tǒng)一的標準。多年來，這一現(xiàn)象一直困擾著眾多產(chǎn)品創(chuàng)造者，但如果物聯(lián)網(wǎng)采用LTE技術(shù)，就可以調(diào)整黃金標準缺失的情況。這是因為其無法為LTE-M和NB-IoT提供無縫支持。遷移至LTE-M需要將軟件升級至現(xiàn)有的蜂窩塔，而遷移至NB-IoT則需要升級軟件以及具有全新的無線硬件。
這些情況只會根據(jù)地理位置和技術(shù)邊界進一步劃分運營商。比如，在美國、加拿大和墨西哥，人們習(xí)慣于使用LTE-M1。而在歐洲、中國和東南亞，NB-IoT更受歡迎。對于希望在多個市場出售產(chǎn)品的產(chǎn)品創(chuàng)造者，這樣的差異性將要求生產(chǎn)兩種不同的產(chǎn)品系列或同時支持這兩大類別的一種產(chǎn)品系列。而無論采用哪種方式，制造商都需要承擔額外的成本
eSim問世
另一項可能影響MVNO的創(chuàng)新是嵌入式SIM (eSIM)。簡單來說，eSIM可以讓硬件成為中性載體，在區(qū)域內(nèi)切換或運輸后進行供應(yīng)。業(yè)中有人認為eSIM將幫助各個MVNO建立合作關(guān)系，從而提高了供應(yīng)鏈的效率。
預(yù)計eSIM將成為全球發(fā)布的LTE-IoT設(shè)備的一部分，因為它能夠用‘空白’SIM來裝運產(chǎn)品，隨后在指定的國家/地區(qū)激活。因此，產(chǎn)品創(chuàng)造者能夠更輕松地在不同的細分市場開發(fā)并提供新產(chǎn)品。
LTE的現(xiàn)狀
目前LTE-M和NB-IoT設(shè)計人員鎖定的應(yīng)用類型是傳感器和執(zhí)行器;此類設(shè)備需要具有低數(shù)據(jù)帶寬，可能還需要低占空比。如此一來，形成了一種廣為流傳的誤解，即智能傳感器和執(zhí)行器可以在一個裝置中運行多年。實際上，遠程部署的智能傳感器和執(zhí)行器使用壽命長短將取決于具體使用實例的需求。請查看如下的信息圖，了解典型的應(yīng)用實例。
管控風(fēng)險和回報
現(xiàn)在，芯片組和模塊制造商正與平臺供應(yīng)商緊密合作，以激發(fā)物聯(lián)網(wǎng)LTE的潛能。盡管LTE具有復(fù)雜性，但前瞻性的產(chǎn)品設(shè)計和堆棧選擇可以減小產(chǎn)品開發(fā)的相關(guān)風(fēng)險，并提高投資回報率(ROI)。要使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品永不過時，創(chuàng)造者必須考慮采用硬件解決方案、eSIM和MVNO/數(shù)據(jù)平臺。
了解硬件的局限性非常重要。比如，雙模調(diào)制解調(diào)器似乎是單一產(chǎn)品系列中實現(xiàn)全球覆蓋的最佳方案，但該方案可能會增加許多不必要的成本。更好的方法是采用可以為所有變量提供封裝/引腳輸出和軟件兼容性的模塊。那樣的話，采用簡單的交換模塊即可在不同的市場使用單一產(chǎn)品設(shè)計。見下圖1。
為克服與復(fù)雜漫游協(xié)議相關(guān)的成本問題和挑戰(zhàn)，部分產(chǎn)品創(chuàng)造者目前轉(zhuǎn)而采用一種新備選方案——第三方IoT/MVNO平臺。對產(chǎn)品創(chuàng)造者來說，這些平臺無需在日趨復(fù)雜的全球市場上商議運營商協(xié)議，可以簡化執(zhí)行。
據(jù)證明，依托于專用硬件的IoT/MVNO平臺對產(chǎn)品制造商來說非常寶貴，可以更輕松將他們的項目推向市場并擴大規(guī)模。這些平臺提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施以全方位傳送、管理并保護從設(shè)備至云端的數(shù)據(jù)。
結(jié)語
采用蜂窩模塊來增強設(shè)備連接的方法由來已久。但在過去，經(jīng)濟和技術(shù)上的諸多限制使得蜂窩連接無法得到廣泛應(yīng)用。LTE技術(shù)具有低成本、低帶寬和低功耗的特點，可以掃除上述障礙，并創(chuàng)造眾多創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
而采用這一技術(shù)也面臨著不少挑戰(zhàn)。因國際上采用多種不同技術(shù)和頻段導(dǎo)致的市場分割現(xiàn)象大幅提升了采用LTE技術(shù)的難度。隨著新產(chǎn)品的推出，還有可能出現(xiàn)全新不可預(yù)見的挑戰(zhàn)。例如，華為和愛立信研發(fā)的在無線系統(tǒng)軟件之間不兼容的秘鑰已影響到NB-IoT的未來，而這項技術(shù)已被歐洲運營商選擇用于物聯(lián)網(wǎng)2。
在這張藍圖中，eSIM、封裝/引腳輸出和軟件兼容性蜂窩模塊和全堆棧IoT/MVNO平臺等解決方案在面對不確定性的情況下都具有一定的靈活性。
來源：
1.) http://www.cisco.com/c/dam/en_us/about/ac79/docs/innov/IoT_IBSG_0411FINAL.pd
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