连接物联网——窄带机会

Stamatis Georgoulis 博士

Cobham Wireless .

他们花了数年时间开发出能够有效支持智能手机数据服务的网络基础设施。快进十年，移动运营商再次试图避免同样的命运，因为他们正在为行业的下一个重大颠覆：物联网 (IoT) 做准备。

加特纳 据估计，到 2020 年将有 204 亿台联网设备——这相当于当今地球上每个人大约拥有三台设备。这些设备都需要移动连接，其中很多是通过移动运营商的无线网络连接的。对于运营商来说，这是一个令人生畏的前景，他们的网络已经面临容量短缺的问题，尤其是在城市建成区。

然而，运营商同样意识到，通过将物联网设备和系统连接到他们的网络，有巨大的机会获得新的收入。他们还可以在提供新服务和应用程序以支持不断增长的生态系统方面发挥作用。本月，沃达丰 宣布推出其首款物联网硬件，其中包括汽车加密狗和 4G 安全摄像头。正如沃达丰 (Vodafone) 所证明的那样，运营商处于独特的地位，不仅可以提供连接性，还可以提供最终用户技术和界面。

为了利用物联网机会，首先需要新的连接标准，以确保有效使用移动数据，避免可能导致其网络停顿的容量紧缩。这些新系统不仅需要开发，还需要进行测试和验证，以确保商业可靠性。全球运营商现在正在权衡如何最好地发展其网络基础设施，以便有效地连接进入生态系统的大量新设备。

连接物联网的选项

低功耗广域网 (LPWAN) 是连接物联网的关键。它的设计考虑到了最终用户设备，支持低功耗电池消耗，假设小型设备一次充电即可保持供电十年。无线电标准还可以连接低成本的芯片组，使设备和系统更加实惠。运营商在 LPWAN 技术方面的第一选择是，是将精力集中在通过非授权频谱还是授权频谱的连接上。

LoRa（由 Semtech 开发 ，并得到一个行业联盟的支持）和 SigFox（由一家同名的法国公司支持），两者都使用未经许可的频谱。这些技术需要新的网络基础设施才能运行，这与当前的蜂窝技术不同。

这意味着，如果运营商将该技术集成到其基站中，与使用传统蜂窝无线电技术相比，它对无线电流量的控制将少得多，因为它们不在无线电频谱的同一部分运行。然而，由于无线电模块的成本，LoRa 和 SigFox 是隔离网络应用的理想选择。因此，该技术可以应用于智能企业或校园，为更新传统移动网络提供一种易于访问且经济高效的替代方案。

然而，最受期待的支持物联网服务和设备的新协议是窄带物联网 (NB-IoT)，它可以在最广泛的用例中提供连接。 NB-IoT 由 3GPP 标准化，在授权频谱中运行，直接兼容运营商现有的 LTE 网络。它只需要在现有基站站点上进行软件升级即可启用它。随着运营商蜂窝网络在几乎任何环境中的增长，它随后可以轻松扩展。

NB-IoT的信道带宽只有200KHz（180KHz，加上保护带）。这使它适用于渠道改革；它可以与运营商为 LTE 保护的频谱一起“带内”部署。这使得运营商的 NB-IoT/LTE 网络能够在不影响连接到网络的常规移动设备的性能的情况下容纳大量物联网设备。

鉴于这些优势，大量运营商现在将这项技术置于其物联网战略的核心位置。 德国电信 已在德国、爱尔兰和西班牙推出商用 NB-IoT 网络；沃达丰已在澳大利亚和希腊推出网络，并计划在全球范围内推出更多网络；和 TIM 已经在意大利推出了一个广泛的网络，仅举几例。运营商的支持有助于激励制造商和其他各方投资于 NB-IoT 可支持的设备和应用。 三星 例如，最近推出了一款使用NB-IoT技术的物联网追踪设备。

在许多情况下，NB-IoT 可能会胜过 SigFox 和 LoRa，但还有第四个标准将继续存在：CAT-M（或 LTE-M）。与之前的标准一样，CAT-M 使用许可频谱，并且可以得到现有基础设施的支持。它将与 NB-IoT 携手合作，而不是非此即彼。

该标准支持更高的数据速率，因此将支持与 NB-IoT 不同的设备和应用程序，这意味着运营商将同时测试和实施这两个标准。 CAT-M 能够传输大量数据，最大数据速率约为 100KBps，将用于可能包括智慧城市应用和智能家居能源系统的应用。

验证未来的物联网网络

当今运营商的首要任务是确保他们的网络能够支持新的无线技术，如 NB-IoT 和 CAT-M，以及数百万将越来越多地连接到其网络的新设备。现在有可用的技术可以在实验室环境中模拟运营商网络上的数百万台设备，确保基础设施为商业用途做好准备。

从核心网到基站，运营商必须对他们的网络如何应对物联网的需求有一个统一的看法。这将有助于加快新的物联网连接标准在电信生态系统中的开发和部署，从而提供更好的客户体验并开辟新的创收机会。

此博客的作者是 Cobham Wireless 的产品总监 Stamatis Georgoulis 博士