物联网技术趋势详解：多模LTE或将是一条康庄大道

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Cnet技术信息网7月14日在京报道(Text/周亚):在今年的ces亚洲，中国移动正式推出了nb-iot/emtc/gsm三模通信模块a9500；时间跳跃回到五月底。中国移动、高通和莫比克启动了中国首个emtc/nb-iot/gsm(lte cat m1/nb1和e-gprs)多模式外场测试。两个共同点是采用高通mdm9206 lte物联网调制解调器。因此，我们可以看到，verizon和at&t正在美国将emtc商业化，而一批部署多模通信组的国内运营商已经登陆。我们开始想，什么是多模式物联网？物联网的连接趋势是什么？如何部署企业？Cnet详细介绍了物联网的连接技术。

根据高通公司产品营销高级总监沈磊的结论，包括emtc和nb-iot在内的蜂窝技术(4g或lte iot)互为补充，具有一定的重叠性和交错性，并且拥有不同的用户，但可以预见，这两项技术将在很大程度上改善整个产业链和各种应用服务。

连接和计算，物联网的催化剂从概念开始，物联网的定义极其广泛。简而言之，智能城市，如照明、停车和交通，可以连接和有效管理；移动健康，包括患者诊断、患者跟踪和各种环境监测；智能家居，如水表、电表、煤气表等自动抄表；建筑安全、智能和工业自动化的控制；零售业务和资产跟踪；然后是对个人财产的安全监控和儿童足迹的跟踪，物联网就像一把智能锤子，每个行业都要挨打。

在如此多样和复杂的情况下，所有服务都不能仅由一种技术、一个网络和一个系统来触发。其技术的灵活性取决于实际情况所需的通信和计算能力。

因此，推动生物网络未来的主要技术分为两个部分:一个是连接，另一个是计算。

前者是连接各种物体，它们相互交谈，还有短距离、中距离和广域连接技术。后者包括手机中的cpu、gpu、多媒体、图像、传感器、定位等计算技术，这些技术将被转移到物联网。

详细说明连接。1.对于短距离连接，可以使用蓝牙、nfc、zigbee(一两米内的连接技术)。在局域网的情况下，增强型蓝牙、zigbee和wi-fi也可用于家庭、办公室、机场和咖啡店。当然，wi-fi也有不同的等级、数据速率和覆盖范围，可以使用802.11ac、802.11a/b/g/n、802.11ax、1x1和2x2，最高等级可以使用802.11ad. 2。如果是在更大的范围内，如广域网连接，如智能城市应用，毫无疑问，它需要蜂窝网络技术，即2g、3g、4g和未来的5g技术，这是世界上最成熟、部署最广泛的广域覆盖技术。

在蜂窝技术中，物联网的主流方向有很多连接技术。你如何在蜂窝和非蜂窝通信技术之间做出选择？高通公司认为，蜂窝通信技术是未来物联网的主流连接方式。

为什么手机技术可以应用于物联网？

原因之一是蜂窝通信技术经历了30多年的发展，其前提是覆盖面广，不需要重新部署。最直接的例子是，无论你去哪里，手机基本上都有信号。根据gsma数据，截至2016年4月，在全球160多个国家，500多家运营商部署了lte，400多家制造商发布了5000多种支持lte的产品。随着智能手机在过去几年的发展，lte已经成为最容易接入、性能最容易保证的主流无线通信技术。

第二个原因是运营商花费了大量精力部署蜂窝通信技术，该技术充分保证了连接性、安全性和质量，确保了基础设施始终在线、安全可靠。

虽然移动电话中有各种通信系统，例如4g、gps、fm、wi-fi、蓝牙等。这些都是射频系统，需要发送和接收数据，处理各种信号，所有这些都必须装在一个极薄的金属外壳中，而外壳中的电池和照相机等机械部件仍在占用资源。在如此恶劣的设计环境下，不仅要考虑技术进步，还要考虑多个系统的兼容性、功耗、成本和散热，这表明经过长期的集成过程，它自然适合低成本模块的物联网。

第三个原因是，在蜂窝通信行业的生态系统中有许多从业者。网络端有全球主流基础设施制造商，终端端有手机制造商，芯片端有高通和其他从业者。从标准的制定到技术的开发和验证，到产品的研发和上市，以及整个网络和手机的优化和改进，每个人都形成了一个成熟的产业链。

当然，将现有的lte技术转化为IoT终端是不可行的。为了支持更广泛的物联网终端，低功耗和更低的数据传输速率也是一种需求。如何解决？

如何连接物联网？Emtc/nb-iot/ec-gsm进进出出lte最早是在七八年前的3gpp版本8中定义的，它从未停止发展。其发展有两个方向:一是追求更高的用户体验，二是追求整个网络和终端的简化，面对物联网技术的大规模部署、低成本和低功耗。

因此，目前3gpp已经制定了三个关于物联网的标准连接技术，一个是emtc(cat-m1)，它是机器之间的通信标准；第二种被称为物联网(cat-nb1，窄带物联网)；第三种是ec-gsm。行业标准建立后，基站、芯片、应用服务等。将在将来跟踪应用程序。

前两种技术的主要任务是降低系统复杂性、降低系统成本、提高系统寿命以及消除不必要的功能，如高数据速率、高移动性和超传输容量。相反，它们是根据物联网的要求定制的，以满足提高电池寿命、降低成本、增加社区中的总部署量以及实现其他益处的要求。Ec-gsm是基于gsm(2g)技术，主要针对一些仍保留原有2g网络的运营商。ec-gsm将在传统gsm的基础上继续发展，并增加增强功能，如更深的覆盖范围。在很长一段时间内，这三者将共同发展和存在。

Cat指的是lte的类别。根据lte的速率，给出了不同的等级:例如，手机的入门级为lte cat.4，上行速度达到50mbps，下行速度达到150mbps，那么lte cat.6的下行速度为300mbps，lte cat.12的下行速度达到600mbps。

高通公司目前的旗舰移动平台Snapdragon 835集成了Snapdragon x16千兆位lte调制解调器，支持lte cat.16，可实现高达1gbps的下行链路。此外，还推出了支持lte cat.18的Snapdragon x20 lte调制解调器，下行速率为1.2gbps。

如何部署？emtc和nb-iot技术如何实现4g调制解调器的大规模部署、规模经济和长生命周期？主要方法是降低复杂性。

首先，emtc和nb-iot应该放弃最初的lte对数据速率的追求，因为大多数物联网都不需要它。

如上所述，高通可以在手机上实现千兆下行速率，其应用场景可以满足身临其境的虚拟现实体验、网络云服务或文件和媒体的超高速下载，但物联网中的应用场景很少，这表明物联网不需要超高速速率，大多数应用在1兆位/秒、数百兆位/秒和数十兆位/秒就足够了。例如，emtc上行链路和下行链路为1 Mbpsnb-iot的上行链路和下行链路分别为60kbps和20kbps，主要用于一些简单的应用，如计量和环境传感器，通常需要一两个星期甚至更长时间才能向网络发送很少的数据。

另一个复杂性降低来自带宽。

众所周知，一个lte载波为20mhz，两个载波聚合为20mhz，三个载波聚合为3x20mhz。然而，物联网的带宽已经大幅下降:物联网只需要1.4兆赫兹，而物联网只需要200兆赫兹。一方面，所需的带宽很窄，另一方面，它易于部署。Emtc可以直接部署在现有的lte频段，例如，在一个lte载波的20mhz频段，cat-m1可以被放置在一个选定的位置，然后它也可以在实际工作状态下跳频，但标准确保这不会干扰现有的移动电话系统。

Nb-iot部署更加灵活，可以部署在20mhz频段，也可以部署在载波间的保护频段(每个20mhz lte载波中间预留一个保护频段，不是每个人都使用，以避免相互干扰)。

第三种是双工模式。事实证明，lte是全双工的，上行链路和下行链路是同时发送和接收的；对于emtc和nb-iot，它们可以支持半双工，先降后升，并且不并行发送和接收。在部署模式下，emtc可以部署在fdd或tdd中，到目前为止，nb-iot只能部署fdd(至少自3gpp去年6月推出第13版以来)，并且emtc只能部署在只有tdd频段的情况下。这是目前的情况，将来可能会随着标准和规范的演变而改变。

降低系统复杂性的第四个关键因素是移动性。这两种技术的移动性都低于lte，emtc保留了相当一部分移动性，而nb-iot则完全没有移动性。移动性意味着在传输数据时是否可以移动。如果没有移动性，上传的数据只能在一个固定的点上工作，因为当你移动时，你会经历跨基站切换，一旦你穿越基站，信号会被破坏，数据会被重传；如果存在移动性，则存在一种机制来确保即使小区在行走期间穿过基站，传输的数据也不会被切断。

第五个因素是发音。为了降低成本和复杂性，nb-iot根本没有声音，而emtc保留了volte(lte)声音。物联网中虚拟应用的重要性主要体现在安全监控领域。

另一点是部署的密度。在lte物联网的应用中，社区基本上是大量部署的。如果每个人都很快下载数据，容量将会下降。

与传统lte相比，emtc和nb-iot的渗透要求明显更为严格。原因很简单。例如，停车位的智能模块需要传输数据并有传感器，但这种设计可能需要放置在地下停车位的混凝土地板下，穿墙能力比手机明显提高。类似的设计包括水表或噪音环境，因此emtc和nb-iot的穿透性得到了改善。

此外，与lte相比，emtc和nb-iot的另一个优点是电池寿命更长，预计将超过5至10年。

最后一个关键是是否有软件升级能力。Nb-iot下行链路只有20kbps，相当于20年前拨号上网的速度，基本没有软件升级能力；emtc的速度为兆位(1mbps)，可以在几分钟或半小时内升级固件，在升级和维护方面有明显优势。

目前，全球主流运营商已经确认将部署emtc，覆盖北美、欧洲、日本和澳大利亚。中国运营商已经开始测试emtc和nb-iot。

Emtc和nb-iot没什么区别？不要选择！总而言之，不难看出:

1.emtc强调移动性、更高的数据速率和语音支持，并保留了相对更多的lte功能。它适用于建筑安全、可穿戴设备等领域，但其网络覆盖范围和功耗不及n B- IOT；；

2.与nb-iot相比，emtc的网络响应速度更快，而nb-iot不要求实时性，因为后者具有良好的穿透性，即使在地下三层的车库中，数据也可以回传。它会在过程中自动重复发送，只要成功发送一次，当然，它不能保证发送时间；

3.nb-iot在网络覆盖、功耗、部署灵活性和成本优化方面比emtc表现更好。

这两种模式无法区分。企业如何选择？不要选择，最好的方法是把两种模式放在一起，选择多模式。

企业在选择应用服务或网络部署时，只能根据相关技术优势进行选择，需要准确预测未来3年、5年或15年内部署的服务和采用的技术，这是一个测试。然而，企业无法避免运营商重新调整相关网络、频段和模式的可能性。想象一下，如果已经部署在墙壁和地下的模块可以自适应地调整，它将省去重新部署的麻烦。

这是双模模块的原理。如果emtc和nb-iot集成到一个模块中，它们可以同时具有两个技术优势。无论未来相关条件发生什么变化，该模块总能满足各种需求和调整，并能通过升级软件来应对相关调整。

在双模的基础上，有了全球双模技术，这意味着这两种模式也可以部署在4g lte的频段。目前，世界各国都在计划部署emtc和nb-iot的15-16个频段，其中大部分是中频和低频，这是因为高频的穿透力不好，而低频的部署总是在扩大。

如果一个模块同时拥有这两种技术并支持所有频段，它可以部署在世界上的任何应用场景中。

高通公司致力于推动全球多模式和多频模块设计。

如何确保物联网的前期投资不被浪费？订购保险以满足物联网的传输要求，高通公司推出了相应的新产品系列。最值得注意的是mdm 9206，这是一款专为emtc和nb-iot设计的多模多频芯片，今年将支持所有模式(cat-m1/nb1/e-gprs)和频段，达到商业交付水平。

考虑到模块必须与传感器相结合，并且传感器应该放置在系统控制器上，以便处理各种读取的数据，并通过调制解调器将处理后的数据发送到云，然后通过云将其发送给用户用于各种应用，高通公司的方法是将cortex a7处理器集成到mdm9206中，而不需要外部处理器。此外，该模块还支持linux系统和线程系统。

Mdm9206集成了gps、Gneros、北斗和伽利略全球导航卫星(gnss)定位服务，不需要任何额外的芯片或接收器，而是直接嵌入芯片中，与高通的4g功能完全集成。Mdm9206还支持语音功能，这两种技术都有省电模式和edrx，它们来自lte演进，并经过调整。

正如开始所提到的，mdm9206已经应用于mobike的智能汽车锁。通过mdm9206的lte连接和全球导航卫星系统的定位功能，mobike用户可以更准确地识别可用的自行车，加快智能锁的解锁，并持续实时监控和管理自行车的状态。

与此同时，高通公司的低功耗蓝牙解决方案也计划应用于mobike的smpl，可以实现分表定位，帮助mobike实时掌握各个区域自行车的数量和位置以及不同区域之间的交通信息，为自行车的交付、调度和运营维护提供智能指导。

关键是高通公司也有一系列基于该芯片的认证工作:2016年11月，高通公司加入中国移动和爱立信，在中国推出第一款cat-m1测试；2016年12月，高通公司与中国移动物联网有限公司签署了谅解备忘录，在未来模块设计、商业模式开发、产业链培育以及5g、汽车联网、云计算等长期合作方面进行合作。；2016年12月，高通加入中国联通和爱立信，完成了基于cat-m1标准的现有网络数据传输；2017年3月，高通公司与华为合作，首次通过tdd cat-m1标准空端口首次通话。

有了这样一个可靠的多模式解决方案，高通公司可以帮助客户抵消未来市场和行业的不确定性，而且客户不需要再等三年才能进行投资，他们也不需要现在就下大赌注，冒犯错误的风险。客户现在甚至可以进入市场，专注于应用服务和发展业务。