物联网的无线技术(1)

按照通常的惯例，物联网被分为感知层，传输层和应用层。这里谈谈传输层的无线技术。因为无线部署灵活，适用于各个垂直领域，包括固定和移动，而且成本低廉,所以得到非常广泛的应用。这里暂且不谈局域网络技术WLAN或者WPAN (比如WiFi, bluetooth, Zigbee, NFC, etc.), 而是关注广域网领域,也就是从感知层到云端数据传输的回程。

3GPP针对IoT的技术演进

物联网设备的无线Backhaul领域,传统的2G, 3G, 4G蜂窝技术仍然是主流技术. 只是，从4G开始，3GPP针对M2M/IoT做了一些有针对性的改进。

·        Cat.0和LTE-M

LTE UE category定义了终端能够支持的最大上下行速率。3GPPR12 引入了新的简单化终端Cat.0, 可以降低终端设备成本，增强电池使用寿命，并且增加网络的覆盖范围。

首先Cat.0降低了上下行峰值速率到1Mbps。芯片支持的速率越高，硬件就越复杂，成本也就越高。很多M2M应用并不需要几十上百Mbps的速率，降低峰值速率就得以简化芯片来满足物联网M2M终端的成本要求。具体来说有以下几点:

-         降低了UE所需支持的最小带宽，在1.4MHz的载波上就可以工作。这无疑大大降低了对芯片处理能力的需求，从而降低成本。

-         引入了半双工，因为半双工模式下接收和发射无需同时进行,在终端设备无需Duplexer，无疑降低了成本。

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其次，为了省电，3GPP R12引入了powersaving mode (PSM，省电模式) 的方案。如果设备支持PSM，在附着或TAU（Tracking Area Update）过程中，PSM向网络申请一个激活定时器值。当设备从连接状态转移到空闲状态后，该定时器开始运行。当定时器超时，设备进入省电模式，不再接收寻呼消息，但设备仍然注册在网络中。设备将一直保持这种省电模式，直到设备需要主动向网络发送信息。

3GPP在Rel-13做了更进一步的改进，增加重传、信号数据和参考信号的发射功率比，允许更长时延和更高的误码率等等。R13 LTE-M终端的峰值速率只有200kbps.

·        LTE的Device-to-Device (D2D)Proximity Service

3GPP Rel-12的另一个重要新特性是终端可以检测周围其它终端的存在并直接和它们建立通信连接，只需网络最小的参与。

这是一项颠覆传统蜂窝网络架构的技术。同传统D2D技术比如Bluetooth不同，LTE的D2D通信无需手动建立连接。终端会自动发现临近的其他终端，然后请求网络侧发起连接建立和分配无线资源。这有一篇非常好的介绍性文章: http://www.unwiredinsight.com/wireless-blog

物联网无线专网

一些初创公司另辟蹊径，他们指出，绝大多数的物联网应用并不需要很高的带宽，高速移动性，也不需要实时在线。即使是一个大的传感器网络, 需要送到云端的数据量也有限。4G/LTE的高带宽是一种浪费。

·        SigFox

SigFox 是法国的一家初创公司。Sigfox的网络在结构上跟传统的无线网络相差极大，可以说是个连网络概念都没有的网络—只有在有载荷要传输的情况下才连接。这种无线架构使用了超窄带调制技术，在理论上仅靠少量网络传送器即可支持数百万设备 [http://36kr.com/p/174626.html]

这家公司已经在法国，西班牙，荷兰建立了广域覆盖网络，而且造价相当低廉。

·        LoRA

LoRA (LongRange) 联盟是另外一套Low power 的IOT网络标准。Cisco, IBM, Bouygues Telecom, KPN等是他的联盟成员。同SigFox类似，也是一种窄带的专用网络技术。

·        Weightless SIG

Weightless目前有Weightless-N(单向上行)和Weightless-M(双向技术). 同样是一种超窄带的无线技术，网络拓扑结构上支持移动性网路自动路由(Routing).

这些物联网无线专网的一个共同特性是在unlicensed的频谱资源，而且网络定义缺乏标准化的互联互通。他们也许更适合用来组建一些私有的专用网络。或者作为个人无线网关的辅助通信手段。

最后

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