4G和5G不配物联网都在死撑

本文摘要：物联网是要求未来经济的关键技术。无所不在的万物网络必将沦为现实。 然而，无所不在的物联网覆盖面积，没有那么更容易。 ZigBee/6LoWPAN或IEEE802.11ah等物联网技术，仅有适合于短距离物联网覆盖面积，且无法确保可信的网络协调控制。卫星通信的成本让人望而却步，能耗低，且无法到达室内。 时代在恶魔，蜂窝网络潇洒走过来 物联网娇躯一如雷，勾引上了已覆盖面积全球的2/3/4G网络，跟他在一起可以最少较少努力奋斗十年。

物联网是要求未来经济的关键技术。无所不在的万物网络必将沦为现实。　　然而，无所不在的物联网覆盖面积，没有那么更容易。

　　ZigBee/6LoWPAN或IEEE802.11ah等物联网技术，仅有适合于短距离物联网覆盖面积，且无法确保可信的网络协调控制。卫星通信的成本让人望而却步，能耗低，且无法到达室内。　　时代在恶魔，蜂窝网络潇洒走过来　　物联网娇躯一如雷，勾引上了已覆盖面积全球的2/3/4G网络，跟他在一起可以最少较少努力奋斗十年。

　　2/3/4G网络就像丰一代，成熟期沉稳，开朗多金，还特有安全感。它网络覆盖甚广，产于密集，有可信的网络协调控制，不仅能确保物联网的安全性和有效性，且更容易规划、管理和监控。

物联网可必要终端现成的基站里，拎包住进，圆你一个别墅梦。　　为了因应物联网之娇躯内乱尊者，2/3/4G网络开始内外习，重振雄风。

它强化覆盖面积，降低功耗，增加设备复杂性，减少时延，最小化每Bit成本。　　却是于隔年了几代，力不从心的时候也是有的。　　GSM容量受限，无法符合大量设备同时终端。

富一代很拼成，它增大信令支出，掌控短路，放宽资源粒度，不断扩大覆盖范围，但是，这注定只是权宜之计，如补足雄性荷尔蒙，不是面向未来的显然之路，日子还宽呢。GSM的功耗和终端时延让物联网领悟到了初夜的失望。　　至于3G(UMTS)，工作频段更高，覆盖范围小，室内覆盖面积劣，同时，UMTS模块比GSM模块喜的多。Pass!　　期望在LTE上?　　梦寐不易岂，初心难改。

　　LTE是为数据洪流而设计，一开始并没考虑到物联网市场需求。　　谈真为，每次听闻LTE要熊抱着物联网，我就实在它在死撑。

　　LTE网络的特点是：设备较少、流量大。少量的设备较之于海量的数据流量，信令流量完全可以忽略不计。

　　物联网的特点是：设备多、流量小。海量的设备较之于零星的数据包，信令流量大爆发，引发网络中断也不是不有可能的。　　与物联网在一起的LTE面临许多现实的挑战，还包括掌控支出、能效、覆盖面积强化、鲁棒性、安全性和可扩展性等。

　　最担忧的是，物联网业务和传统语音、数据业务并存，当大规模物联网设备终端时，如何防止对传统业务的影响?　　LTE的随机终端过程(RACH)首先被摆放台面。　　当UE(手机)要和基站(eNodeB)创建数据相连时，为了和网络创建实时，由UE启动时随机终端过程。RACH由一系列时-频资源构成，称作RA时隙。

UE在RA时隙里用于前导序列向eNodeB发送到终端催促。　　LTE随机终端过程有两种类型：非竞争的随机终端和竞争的随机终端。每个LTE小区有64个前导序列，分别用作非竞争和竞争的随机终端。

　　非竞争的随机终端由网络掌控，能避免冲突，增大终端时延，确保终端成功率，比如在转换场景中。这不影响物联网业务。

　　影响物联网业务的是基于竞争的随机终端过程。　　(1)前导序列传输(Message1)　　(2)随机终端号召(Message2)　　(3)Message3发送到(RRCConnectionRequest)　　(4)冲突解决问题消息(Message4)在基于竞争的随机终端过程中，不会再次发生两次冲突。

　　第一次冲突：　　Message1：UE随机发送到前导序列，催促终端。由于前导序列向量，同一RA时隙容许多个UE用于有所不同的前导序列。在这种情况下，eNodeB可解码催促。　　如果两个或两个以上的UE用于完全相同的前导序列，冲突就不会再次发生，造成eNodeB无法检测到催促。

　　当然，即使是多台UE用于完全相同的前导序列，因为接管信号强度有所不同，eNodeB也有可能能检测到催促。但是，这不会造成eNodeB向多个UE发送到完全相同的Message2(随机终端号召)，从而将在Message3一处引起第二次冲突。　　第二次冲突：　　如果有所不同的UE接到完全相同的Message2，那么它们不会取得完全相同的下行资源，同时发送到Message3，此时，第二次冲突再次发生。

　　随机终端过程沦为LTE熊抱物联网的第一道挑战，因为当大量物联网设备同时尝试终端基站时(比如发生地震时，某地区的所有地震监测器同时收到监测)，不会经常出现信令尖峰，从而引发PRACH短路，终端竞争可能性减少，终端时延和终端失败率下降。　　尽管，为了增大PRACH负荷，我们可以在每一帧里减少终端调度，不过，这不会增加数据传输资源，造成下行信道数据传输容量严重不足。　　还有，LTE帧中分配RA时隙受限。

同时，PRACH前导序列使用的Zadoff-Chu序列处置，受限于物联网设备的计算能力。　　总之，LTE无法应付大规模物联网设备终端，其引起的终端时延和终端告终问题不会影响传统数据(和语音)业务，当然，这本身也不会影响物联网业务。　　鱼和熊掌无法兼得。

　　解决问题的办法也是有的。　　比如对人和物的终端催促展开分离出来，主要还包括3种：强迫分离出来机制，硬分离出来机制和混合分离出来机制。强迫分离出来将人和物的终端催促极致隔绝。硬分离出来是指人和物共享资源池，但具备有所不同的终端可能性。

混合分离出来是前面两者的混合。　　比如FastAdaptiveSlottedAloha技术，利用倒数空闲或冲突时隙来估计网络中转录的物联网设备数量(网络状态)，并很快改版物联网设备的传输可能性，从而增大终端时延。　　比如分簇机制，在某个小区内随机产于着物联网设备，将物联网设备分为多个簇，每一个簇里投票决定一个协商(Coordinator)，这个协商器是簇中唯一和基站必要通信的设备，并作为簇内其它设备与基站通信的中继节点。这不但容许了同时终端基站的设备数量，而且减少了整个系统的功耗。

　　但是，所有的办法专供研究和测试，LTE和物联网要水乳相融南北商用，还有很多工作要做到。同时，物联网应用于场景包罗万象，它对网络的灵活性拒绝更高，怎么设计，怎么优化，如何才能不影响运营商的传统业务(却是那里有更高的ARPU)，都是放在现实道路上难题。　　那么，5Ghold得住物联网吗?　　massiveMIMO，异构网络，毫米波(mmWave)，SDN/NFV，一般来说被指出5G的几大关键技术。

这些关键技术能适应环境物联网市场需求吗?　　MassiveMIMOMassive　　MIMO通过在基站外侧部署少于小区终端数量的天线阵列，利用空间冗余来提高频谱效率，这一特点使基站可以同时拒绝接受多路传输，看上去非常适合于大规模的物联网设备终端。问题是，大规模的物联网设备终端必须在基站外侧部署多少天线?技术上能突破吗?　　异构网络　　我们说道未来的网络是异构网络，网络内部署很多smallcells来解决问题网络容量市场需求。

　　然而，这是为了解决问题容量，提高网速。对于物联网，关键不是网络速率，而是覆盖面积，是可信的和无所不在的相连，这和smallcells解决问题热点容量问题是背道而驰的。

　　人和物的市场需求场景几乎有所不同。比如，乡村的高速公路，是物联网的关键覆盖面积区域，但并不是数据流量密集区域。

人与物在覆盖面积上没一致性，这对于运营商在投资上并无经济性可言。即使是在物联网设备密集区域，物联网业务带给的ARPU值也相比之下高于传统业务，如果考虑到投资报酬，运营商决不不愿为了物联网部署smallcells。　　毫米波(mmWave)　　毫米波以其宽阔的频谱资源向5G展出了无法抗拒的魅力。

毫米波的特点是：速率慢、覆盖面积距离较短和功耗大。这三个特点和物联网市场需求几乎忽略，物联网的特点是：速率较低、覆盖面积距离　　毫米波以其宽阔的频谱资源向5G展出了无法抗拒的魅力。毫米波的特点是：速率慢、覆盖面积距离较短和功耗大。

这三个特点和物联网市场需求几乎忽略，物联网的特点是：速率较低、覆盖面积距离远和功耗充足较低。　　SDN/NFV　　软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)将物理网络显得更加抽象化，有利于网络资源灵活性管理和反对有所不同类型的业务,SDN/NFV根据有所不同的业务获取有所不同的数据流，且能动态调度已被虚拟化的网元功能，这对物联网是极佳的。

　　一方面，SDN可以将人与物业务分离出来，同时确保分离出来的逻辑网络的QoS，能有效地利用网络资源，减低大规模物联网设备终端带给的网络问题。　　另一方面，利用NFV可以根据流量市场需求对网络结构展开动态管理。

比如，NFV可以随时根据流量市场需求，对某区域的网元展开功能变形，它可以是一个物联网数据搜集中心，也可以是用作拓展覆盖面积的中继，或者逆返基站，以应付临时的终端催促高峰。　　事实上，SDN/NFV让我们看见了未来无限容量网络的有可能。　　但是，SDN/NFV将带给网络结构颠覆性的转变，甚至是对整个产业链的政治宣传。设备商去推展虚拟化有如自断手臂，左右手互搏。

即使运营商，决意有多大也是个未知数。

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