物聯網的長期演進技術
2017-10-27 13:56:35 來源：C114 熱度:
隨著LTE（長期演進）技術的發展，這項技術可以滿足建設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雜。為了將LTE引入物聯網，不同國家/地區和運營商采用了不同的技術和頻段，最終導致出現了明顯的市場分割現象。這些分歧和復雜現狀讓產品創造者意識到需要采取戰略性手段來使物聯網設備永不過時。其中部分戰略手段包括利用eSIM、引腳兼容和多頻段模塊以及MVNO/物聯網平臺。
作者：Will Hart，Particle 蜂窩部產品經理 和 Patty Felts, u-blox開發工具總經理
盡管近來有許多關于物聯網的新聞報道，但在機器中融入連接的做法卻屢見不鮮。多年來，網絡運營商一直在供應基于GSM的連接模塊，蜂窩連接在眾多應用中表現不俗，證實了自己的實力。促使物聯網變革的并非設備連接本身的理念，而是其廣泛的應用。同樣，LTE始終沒有變革物聯網的核心技術，只是改變了其規模大小。LTE具有低成本、低帶寬和低功耗的特性，實現了許多在過去不可能或經濟上不可行的物聯網應用。據預計，20201年前互聯網連接設備的數量將超過500億，而LTE技術有可能在物聯網發展中起決定性作用。
但對產品創造者而言，當前從立足于傳統網絡轉向使用LTE技術來部署解決方案，可謂機會與風險并存。在推行（和決定LTE技術）LTE前途的競爭中，不同國家/地區、運營商和硬件制造商采用了各種不同的蜂窩技術和頻段。最終使得LTE格局變得日趨分裂和復雜。
盡管存在各種挑戰，但向LTE轉型在所難免。因此，要求產品創造者采取靈活、戰略性的手段來確保他們的設備永不過時。
展望蜂窩技術的未來
無線傳輸數據是物聯網應用的基礎。在最初的2G蜂窩模塊出現時，就向設備中添加了該模塊以減少服務成本。接收到的數據包括自動售貨機里的庫存水平、繳費終端機內的篡改證據，或生產設備所用的時間等。數據還包括簡單的功能，如將設備投入使用或停機、告誡運營商已報告故障或提供無線更新等。
隨著LTE網絡的不斷推出，可能實現更廣泛的應用。具有更多不同數據需求的應用（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，很多物聯網設備被部署在遠程位置，而且采用電池供電。這些分布式應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網流量中使用“資源塊”，通過所謂的“類別”來支持物聯網應用。最為顯著的是，物聯網將為機器類型通信（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。
物聯網流量使用的類別要求復雜芯片組的數量顯著減少，這一要求具有兩重含義——運行功耗更低（啟用超低的功耗節點如智能傳感器和執行器等），而且成本更低（應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3G）帶寬可以滿足上述需求，使其在數據交換受限時甚至更適合物聯網應用。
蜂窩藍圖存在分割現象
產品創造者最初在開發蜂窩連接時面臨著巨大的困難。蜂窩藍圖，過去被漫游協議和固定的幾套受支持的頻段簡化，現在采用LTE后開始變得更加復雜。產品創造者必須著手計劃（但并未公開表示）使現有的2G/3G網絡退出歷史舞臺，并結束LTE標準和頻段的國際分割現狀。
大部分運營商已宣布計劃在十年內停止使用2G網絡。而且因為更多的投資資本瞄向LTE，3G網絡的未來也不容樂觀。
同時，運營商在客戶維系方面也面臨著挑戰。支持客戶采用LTE技術需要了解芯片組供應商、模塊制造商和運營商之間的復雜關系。
蜂窩藍圖始終受區域性變化的影響（變得復雜）；而且不幸的是，這種情況不會隨著LTE而改變。過去，產品創造者能夠依賴漫游協議實現國際兼容。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議失效。有人認為這預示著產品創造者可能需要采用他們自己的MVNO服務（移動虛擬網絡運營商）并與運營商簽署直接協議。如果遠離創新的刺激，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。每份運營商協議均需要花費數月時間進行協商，并受到服務條件、定價和數據量的影響。轉售該服務將為MVNO的制造商帶來更大的挑戰。
部分創業公司正在通過創建物聯網平臺解決新出現的問題，該平臺可以讓產品創造者卸下連接的負擔。這些平臺旨在將MVNO的優勢和基于云的服務提供商所具有的豐富資源組合起來。
國際產品的復雜性
在蜂窩通信領域，從來沒有一套統一的標準。多年來，這一現象一直困擾著眾多產品創造者，但如果物聯網采用LTE技術，就可以調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。
這些情況只會根據地理位置和技術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品的產品創造者，這樣的差異性將要求生產兩種不同的產品系列或同時支持這兩大類別的一種產品系列。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，在區域內切換或運輸后進行供應。業中有人認為eSIM將幫助各個MVNO建立合作關系，從而提高了供應鏈的效率。
預計eSIM將成為全球發布的LTE-IoT設備的一部分，因為它能夠用‘空白’SIM來裝運產品，隨后在指定的國家/地區激活。因此，產品創造者能夠更輕松地在不同的細分市場開發并提供新產品。
LTE的現狀
目前LTE-M和NB-IoT設計人員鎖定的應用類型是傳感器和執行器；此類設備需要具有低數據帶寬，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，了解典型的應用實例。
管控風險和回報
現在，芯片組和模塊制造商正與平臺供應商緊密合作，以激發物聯網LTE的潛能。盡管LTE具有復雜性，但前瞻性的產品設計和堆棧選擇可以減小產品開發的相關風險，并提高投資回報率（ROI）。要使物聯網產品永不過時，創造者必須考慮采用硬件解決方案、eSIM和MVNO/數據平臺。
了解硬件的局限性非常重要。比如，雙模調制解調器似乎是單一產品系列中實現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品設計。見下圖1。
為克服與復雜漫游協議相關的成本問題和挑戰，部分產品創造者目前轉而采用一種新備選方案——第三方IoT/MVNO平臺。對產品創造者來說，這些平臺無需在日趨復雜的全球市場上商議運營商協議，可以簡化執行。
據證明，依托于專用硬件的IoT/MVNO平臺對產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模。這些平臺提供必要的基礎設施以全方位傳送、管理并保護從設備至云端的數據。
結語
采用蜂窩模塊來增強設備連接的方法由來已久。但在過去，經濟和技術上的諸多限制使得蜂窩連接無法得到廣泛應用。LTE技術具有低成本、低帶寬和低功耗的特點，可以掃除上述障礙，并創造眾多創新型物聯網應用。
而采用這一技術也面臨著不少挑戰。因國際上采用多種不同技術和頻段導致的市場分割現象大幅提升了采用LTE技術的難度。隨著新產品的推出，還有可能出現全新不可預見的挑戰。例如，華為和愛立信研發的在無線系統軟件之間不兼容的秘鑰已影響到NB-IoT的未來，而這項技術已被歐洲運營商選擇用于物聯網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
2.)http://www.lightreading.com/iot/nb-iot/ericsson-huawei-incompatibility-threatens-nb-iot---sources/d/d-id/732345
責任編輯：靳玉鳳
