最新版《愛(ài)立信移動(dòng)市場(chǎng)報(bào)告》預(yù)測(cè)，到2022年，將有約290億臺(tái)聯(lián)網(wǎng)終端，其中約180億臺(tái)物聯(lián)網(wǎng)終端。無(wú)處不在的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，非常適合實(shí)現(xiàn)價(jià)格低廉的物聯(lián)網(wǎng)連接，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò)，讓城市變得更為智能。
互補(bǔ)型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)
物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)了兩大細(xì)分市場(chǎng)：即關(guān)鍵應(yīng)用連接和大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)連接。關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)連接的特點(diǎn)是要求很強(qiáng)的可靠性和可用性，以及超低的延遲。而大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是具有海量連接、低數(shù)據(jù)量、低成本終端和對(duì)能耗的嚴(yán)格要求。
這兩個(gè)領(lǐng)域有大量具有不同連接要求的大量用例。蜂窩網(wǎng)絡(luò)適用于支持這兩個(gè)領(lǐng)域，雖然沒(méi)有單個(gè)技術(shù)適合于所有潛在情況。為了滿足不同潛在大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用用例的要求，幾個(gè)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在標(biāo)準(zhǔn)化，包括擴(kuò)展覆蓋GSM-IoT、Cat-M1和窄帶物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）。
根據(jù)技術(shù)可用性，用例需求和部署場(chǎng)景，這些解決方案可以互補(bǔ)。例如，EC-GSM服務(wù)于所有GSM市場(chǎng)的應(yīng)用，Cat-M1支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，包括內(nèi)容豐富的應(yīng)用，而NB-IoT針對(duì)超低吞吐量應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)化，并提供極好的覆蓋和部署靈活性。運(yùn)營(yíng)商是選擇一個(gè)解決方案，還是結(jié)合幾個(gè)解決方案取決于幾個(gè)因素，如技術(shù)覆蓋、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)策略和具體的目標(biāo)市場(chǎng)。
超低端大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用
要檢查蜂窩網(wǎng)絡(luò)承載物聯(lián)網(wǎng)流量的能力，需要了解物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的真實(shí)場(chǎng)景及其網(wǎng)絡(luò)影響因素。我們的場(chǎng)景包括由一系列不同物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組成的流量模型，包括對(duì)每個(gè)終端消息大小和流量強(qiáng)度的假設(shè)，以及在密集城市環(huán)境中部署的終端數(shù)量。它專注于對(duì)吞吐量要求有限的超低端物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，例如計(jì)量和監(jiān)控用例，因?yàn)檫@些應(yīng)用將成為許多市場(chǎng)中部署的首批大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)流量場(chǎng)景
每平方公里有1萬(wàn)戶家庭的密集城市環(huán)境，類似倫敦、北京或紐約的中心地區(qū)，被用作大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)場(chǎng)景的基礎(chǔ)。假設(shè)在該地區(qū)部署了一系列不同類型的互聯(lián)終端，包括水、煤氣表和電表、自動(dòng)售貨機(jī)、租賃自行車位置監(jiān)控器和汽車中（基于每個(gè)家庭一輛汽車，每四個(gè)流量一組計(jì)算平均值。）監(jiān)控駕駛員行為的加速度傳感器。上圖中總結(jié)了每個(gè)終端的流量特征。（在這種情況下，上行鏈路流量為主導(dǎo)，下行鏈路流量用于應(yīng)用確認(rèn)（ACK和終端之間的控制平面信令(RRC)，無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)相對(duì)較小）此場(chǎng)景中使用的聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)量代表成熟的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。在初始部署階段，終端密度將較低，相應(yīng)的流量負(fù)載也不會(huì)那么高。
這些服務(wù)代表了現(xiàn)實(shí)的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)用例范圍，這些用例預(yù)計(jì)將部署在城市環(huán)境中。
這些服務(wù)的部署環(huán)境和流量模型不同：遠(yuǎn)程控制儀表可能面臨室內(nèi)覆蓋挑戰(zhàn)，而安裝在自行車上的終端通常位于室外。儀表流量可能每天集中傳輸一次，而其他終端可能需要每10分鐘傳輸一次。
大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)終端的數(shù)據(jù)流量很小，一個(gè)服務(wù)的典型數(shù)據(jù)包大約為100-150個(gè)字節(jié)，其中考慮了終端ID的有效載荷、時(shí)間戳和報(bào)告數(shù)據(jù)值。
此外，每個(gè)數(shù)據(jù)包都有大約65個(gè)字節(jié)的IP開(kāi)銷和更高層報(bào)頭；媒體訪問(wèn)控制（MAC）層開(kāi)銷為15個(gè)字節(jié)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)上行鏈路每個(gè)事件的標(biāo)準(zhǔn)控制信令為59個(gè)字節(jié)。總之，每個(gè)事件產(chǎn)生大約250-300個(gè)字節(jié)，由物聯(lián)網(wǎng)終端傳輸。
上頁(yè)圖中顯示了產(chǎn)生的流量需求。它清晰表明，盡管終端的密度非常高，每個(gè)終端的流量很低，每單位面積的流量限制為每平方公里幾千比特/每秒（kbps）,而移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)在密集城市地區(qū)為每平方公里接近千兆比特/每秒（Gbps）。
部署NB-IoT載波，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)場(chǎng)景
NB-IoT適用于超低端物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。基站可以與終端通信的下行/上行最高瞬時(shí)數(shù)據(jù)速率為227/250kbps，而每個(gè)終端的持續(xù)最大吞吐量為21/63kbps，足以支持城市情景中的服務(wù)。雖然其容量低于移動(dòng)寬帶，但系統(tǒng)級(jí)仿真顯示，一個(gè)180kHz的NB-IoT載波可以承載數(shù)十kbps——具體取決于載波配置。假設(shè)單個(gè)NB-IoT載波在3個(gè)扇區(qū)站點(diǎn)部署，城市環(huán)境典型的站點(diǎn)間距離為500米，可實(shí)現(xiàn)每平方公里數(shù)百kbps的區(qū)域容量。這比我們密集的城市情景中大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)流量的需求大得多。
下圖說(shuō)明了在我們的城市情景中，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)累積流量與單個(gè)NB-IoT載波的容量之間的關(guān)系。所有大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的總流量總計(jì)占總可用容量的6％，這表明在需要另一個(gè)NB-IoT運(yùn)營(yíng)商之前，可以支持在所考慮的情況下將大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)流量增加15倍。此外，Cat-M1與NB-IoT相比支持更高的數(shù)據(jù)速率和容量。
除業(yè)務(wù)所需的容量外，覆蓋挑戰(zhàn)性位置中的終端至關(guān)重要。因此，NB-IoT和Cat-M1設(shè)計(jì)提供比GSM和LTE顯著更好的覆蓋。這種改進(jìn)的覆蓋允許無(wú)線電信號(hào)穿透附加壁壘或紅外反射（IRR）金屬化玻璃窗，可以到達(dá)部署在室內(nèi)深處或地下室（典型的儀表位置）的終端。
創(chuàng)造商機(jī)
蜂窩網(wǎng)絡(luò)可以處理大量大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)終端，對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量的影響最小。我們的方案顯示，單一NB-IoT載波（部署在保護(hù)頻帶或帶內(nèi)，占用10MHzLTE載波的2％）明顯超出了所考慮的大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求。這些發(fā)現(xiàn)意味著NB-IoT的初步部署可滿足潛在的更高數(shù)據(jù)需求和流量強(qiáng)度，也能夠支持其他類型的服務(wù)。
通常，運(yùn)營(yíng)商可能不怎么升級(jí)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)以支持物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，但是該領(lǐng)域的潛在價(jià)值巨大。可以從單個(gè)基站為成千上萬(wàn)的物聯(lián)網(wǎng)終端提供連接是重要的推動(dòng)力量，可以帶來(lái)新商機(jī)。
物聯(lián)網(wǎng)展望
隨著新興應(yīng)用和商業(yè)模式的涌現(xiàn)，以及標(biāo)準(zhǔn)化和終端成本的下降，互聯(lián)終端的數(shù)量不斷增長(zhǎng)。
預(yù)測(cè)到2022年，將會(huì)有290億互聯(lián)終端，其中物聯(lián)網(wǎng)終端將達(dá)到181億。
2018年，手機(jī)數(shù)量預(yù)計(jì)將超過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端，其中包括互聯(lián)汽車、機(jī)器、電表、可穿戴終端和其他消費(fèi)電子產(chǎn)品。2016年至2022年，在新用例的推動(dòng)下，物聯(lián)網(wǎng)終端預(yù)計(jì)將以21％的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)。
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