【導讀】無線網絡一直在不斷發展，隨著生活節奏的日益加快，人們對設備便利性的要求也變得非常高，而物聯網的出現能夠大大提高人們的生活效率。

　　物聯網(IoT)助力智能聯網設備大規模涌現，將在許多行業支持新服務和效率。物聯網將在未來數年改造企業、改變人類生活方式并且促進創新。在下一個十年，預計全球將部署數百億個聯網設備，以前所未有的速度增長，在多個關鍵市場創造數萬億美元經濟價值。物聯網是全互聯世界的基礎并且演進為萬物互聯只是時間問題。

　　在全互聯世界愿景中，蜂窩技術將發揮建設性作用并且它們早已在發揮作用；1G和2G網絡通過語音連接人，3G和4G把連接性擴展到移動互聯網，交付極快移動寬帶服務。蜂窩網絡不僅提供普適覆蓋，而且它們還帶來前所未有的可靠性、安全性和性能水平，這是要求最高的物聯網應用需要的。

　　3GPP技術（例如4G LTE）能夠提供廣域物聯網連接LTE是在全球是增長最快的無線標準，在全世界已經有超過十億個連接。它將延續上升勢頭并且甚至將在未來十年激增。LTE已實現更快更好的移動寬帶承諾，目前正面向物聯網進行功能縮減以便支持多年電池續航和更低成本設備。LTE有通用全球標準(3GPP)支持以及強大的可互操作端到端生態系統支持?？傊琇TE為未來物聯網增長提供堅實基礎，相較于非3GPP/私有解決方案，LTE展現了巨大優勢。

　　3GPP標準第13版引入一套面向物聯網優化的全新窄帶技術。統稱為LTE物聯網，它更高效地支持更低數據速率應用的兩個全新用戶設備(UE)類別。LTE Cat-M1 (eMTC)可以提供廣泛的物聯網應用覆蓋，LTE Cat-NB1 (NB-IoT)針對低成本物聯網使用場景進一步縮減成本和功率。兩個設備類別都是單一可擴展LTE路線圖的一部分，設計為與現有LTE基礎設施、頻譜和設備共存。LTE物聯網帶來諸多改進，包括降低復雜性支持更低成本設備、更節能的低功率模式實現多年電池續航和全新先進傳輸技術深化覆蓋面。除空口改進之外，LTE物聯網還增強核心網絡，更高效地處理以物聯網為中心的流量并支持大量設備。

　　NB-IoT也為窄帶5G奠定基礎，將帶來更多物聯網機會。5G將借助新功能增強大規模物聯網，例如資源擴展多址接入(RSMA)支持免許可傳輸和多跳網狀網進一步擴展覆蓋面。5G也將借助機器人、航空、醫療健康、工業控制和汽車等領域的許多創新使用場景支持新服務（例如關鍵任務控制），那些使用場景需要增強性能，例如1毫秒以下延遲、超高可靠性和可用性（但并非全部服務同時需要）?？偠灾?，連接物聯網將是5G下一個十年和未來的更強大統一連接平臺不可或缺的一部分。

迎接物聯網時代

　　物聯網(IoT)在廣義上描述物質實體互聯網絡概念，包括機器、汽車、樓宇和許多其他類型的設備。這些聯網“物體”將在家中、企業、城市和許多行業提供新服務。未來十年全球物聯網市場有望快速增長，預計到2020將有250-500億個聯網設備，在關鍵市場促進數萬億美元經濟增長。物聯網將遠遠不只是連接人和物，而是擴展現有網絡、讓機器和設備彼此協作，這樣它們能夠實現全新水平的效率。

連接物聯網將需要異構連接性

　　物聯網包括許多不同行業各種各樣的應用，設備能夠驅動非常多樣的計算與連接需求。在一些使用場景中，設備可能僅需短程通信連接網絡接入點，例如聯網家庭中部署的設備，同時許多其他應用需要更廣泛的普適覆蓋。在本質上，連接物聯網將需要異構連接技術提供不同層次的優化以滿足不同需求。圖1提供簡圖，按到達距離說明連接物聯網通常使用的不同無線技術。例如，辦公樓智能照明可能最適合采用短程無線技術，例如Wi-Fi，因為燈具通常部署在Wi-Fi合理覆蓋（即室內）的區域。相比之下，智慧城市中部署的停車計時器最可能采用廣域網。此類部署將需要能夠在戶外（例如路邊停車）和室內（例如停車樓）位置提供普適覆蓋的技術。

圖1：物聯網無線連接技術范例

蜂窩技術將支持范圍廣泛的物聯網服務

　　對于廣域物聯網，蜂窩技術不停地演進成，滿足日益增長的連接需求。蜂窩網絡已在全世界服務超過70億個連接，在所有地理區域的大多數都市、郊區和農村都有覆蓋?；诜涓C的解決方案不僅提供戶外和室內位置，而且還具有許多其他優勢。高可用網絡設計支持物聯網設備全天候可靠地訪問應用服務；此外，行之有效的蜂窩部署已提供最嚴苛用戶（例如政府和金融機構）所需的端到端安全性。最重要的是，成熟生態系統，并有全球標準支持，確?？鐓^域和設備無縫地互聯互通。蜂窩技術將持續演進、向快速增長的物聯網市場提供更佳服務，到20255年物聯網/機器對機器(IoT/M2M)蜂窩連接總數預計超過50億。圖2提供一些能夠受益于采用基于蜂窩的解決方案的物聯網垂直行業和使用場景范例。

LTE是連接物聯網的可擴展統一平臺

　　LTE是全球確立和增長最快的無線標準，到2021年有望達到75%的世界人口覆蓋面。最初在3GPP標準第8版中引入LTE，開發宗旨是提供更快移動寬帶接入，較之3G實現代際性能飛躍。LTE核心技術隨時間推移長期演進，適應不斷變化的市場需求，確保網絡壽命。LTE升級版（3GPP第10、11、12版）持續演進，面向更佳移動寬帶體驗進行優化，引入先進技術支持千兆級吞吐量，例如載波聚合和更高階MIMO。一些物聯網應用能夠受益于LTE升級版中引入的改進（例如高清安防攝像頭），但許多物聯網設備需要針對一系列大幅精簡的功能進行優化。

　　3GPP標準第13版引入一套面向物聯網優化的全新窄帶技術。統稱為LTE物聯網，它縮減LTE以便更高效地支持更低數據速率應用。LTE物聯網是LTE統一路線圖的一部分，提供在現有網絡部署中交付物聯網服務的無縫路徑；LTE能夠擴展以便向高性能應用提供千兆級數據速率，或面向需要高功率效率的應用進行縮減。

　　LTE蜂窩物聯網相較于非3GPP LPWA解決方案的優勢

　　隨著物聯網應用數量持續增長，預計將出現大量物聯網連接新技術。一些新技術（非3GPP）也能夠在一定程度上支持覆蓋需求，但較之3GPP標準化技術（例如eMTC和NB-IoT），它們在其他方面可能仍顯不足。

　　普適覆蓋：LTE物聯網利用現有LTE網絡，無需核心網重疊。迄今為止，已在160多個國家部署500多個LTE網絡，正在規劃更多未來部署。
　　可擴展性：LTE物聯網是統一平臺的一部分，能夠適應應用的性能需求。LTE能夠輕松擴展以支持需要高帶寬和低延遲的物聯網使用場景，縮減以面向低性能應用進行優化全都使用相同的網絡基礎設施。
　　共存：LTE物聯網兼容現有和規劃的LTE網絡與頻譜，與常規LTE流量共存，不干擾其他設備或服務。
　　成熟生態系統：LTE物聯網有全球3GPP標準支持，有充實的5G路線圖。設備和網絡設計為跨不同廠商和區域互聯互通。
　　受管理服務質量(QoS)：LTE最重要的優勢之一是能夠利用授權頻譜，因為它允許網絡運營商通過分配網絡資源和管理并緩解干擾與擁堵來保證服務質量。冗余網絡設計還有助于確保服務可用性，最小化宕機時間。
　　端到端安全性：LTE物聯網將繼承LTE提供的既有/可信安全與認證特性，滿足許多高安全性應用的最嚴苛要求。

　　兩種全新LTE 物聯網窄帶技術eMTC和NB-IoT

　　3GPP第13版引入兩個帶來更高物聯網連接效率的全新用戶設備(UE)類別。

　　增強型機器類型通信(eMTC)標準定義的LTE Cat-M1提供最廣泛的物聯網功能，實現最高1 Mbps的數據速率，同時僅在現有LTE FDD/TDD頻譜中使用1.4 MHz設備帶寬（1.08 MHz帶內傳輸6個資源塊）。它設計為與常規LTE流量（Cat-0和以上）全面共存。Cat-M1也能夠支持語音(VoLTE)和完全到有限移動性。在增強型覆蓋模式中，它能夠實現15 dB鏈路預算提升，讓LTE信號穿透更多墻壁和樓層到達室內深處或偏遠位置部署的終端。

　　LTE Cat-NB1，或窄帶物聯網(NB-IoT)，進一步降低設備復雜性并擴展覆蓋面，應對低端物聯網使用場景需求。Cat-NB1利用窄帶工作，在LTE FDD中使用200 kHz設備帶寬（180 kHz帶內傳輸1個資源塊）實現數十kbps吞吐量。NB-IoT支持更靈活的部署選項：LTE帶內、LTE保護頻帶和獨立。為了進一步增強覆蓋，它權衡頻譜效率（例如數據速率）和功能（例如無移動性或語音支持），較之Cat-M1實現>5 dB額外增益。

　　全新LTE物聯網設備能夠與目前服務高效共存

　　Cat-M1和Cat-NB1都能夠在現有 _LTE升級版基礎設施和頻譜中部署，與目前移動寬帶服務高效地共存。Cat-M1使用1.4 MHz帶寬，利用現有LTE參數配置（vs.NB-IoT的200kHz新信道帶寬），能夠部署在常規LTE載波內（最多20MHz）工作。Cat-M1設備將利用傳統LTE同步信號（例如PSS（主同步信號）、SSS（輔同步信號）），同時引入對低帶寬工作來說更高效的控制和數據新信道。支持Cat-M1的LTE網絡能夠使用多個窄帶區，頻率重調支持可擴展資源配置，跳頻支持在整個LTE頻段分集。

　　Cat-NB1設備能夠在LTE保護頻帶內部署或除LTE帶內之外作為獨立載波部署。然而，新的200 kHz設備參數配置（利用單個LTE資源塊，或180 kHz RB）需要一組新的窄帶控制和數據信道。不同于Cat-M1帶內，Cat-NB1不允許頻率重調或跳頻并且占有固定的頻譜位置。對于保護頻帶部署，NB-IoT利用未用資源塊，不干擾鄰近載波。在獨立模式中，Cat-NB1設備能夠在重新劃分的2G/3G頻段內部署。