就在今年亞洲電子消費展(CES Asia)期間，中國移動正式推出NB-IoT/eMTC/GSM三模通信模組A9500;時間跳回到5月底，中移動與高通、摩拜單車啟動中國首個eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外場測試——兩件事情的共同點，都是采用高通MDM9206 LTE IoT調制解調器。于是大家看到，一邊Verizon和AT&T在美國商用eMTC，一邊國內運營商部署多模通信組的一只靴子已經(jīng)落地，我們開始好奇，多模物聯(lián)網(wǎng)是什么?物聯(lián)網(wǎng)的連接趨勢是什么?企業(yè)如何部署?CNET一文詳解物聯(lián)網(wǎng)的連接技術。

　　引用高通產(chǎn)品市場高級總監(jiān)沈磊的結論：“物聯(lián)網(wǎng)最主流的連接技術即蜂窩技術(4G或LTE IoT)，其中包括eMTC和NB-IoT，兩者相輔相成，有一定的重疊和交錯，也有不同的用戶，但是兩種技術在很大程度上完善整個產(chǎn)業(yè)鏈和各種應用服務是可預見的。”

　　連接和計算，物聯(lián)網(wǎng)的催化物

　　從概念說起，物聯(lián)網(wǎng)的定義極其寬泛。簡單說，從智慧城市，例如照明、停車以及交通，都可以被連接并有效地管理起來;到移動健康，包括病人的診斷、病人情況的跟蹤、各種環(huán)境監(jiān)控;到智能家居，譬如水表、電表、煤氣表等自動抄表;到樓宇的安全及智能化、工業(yè)自動化的控制;到零售商業(yè)及資產(chǎn)追蹤;再到個人財產(chǎn)的安全監(jiān)控、小朋友的足跡追蹤…物聯(lián)網(wǎng)好比一個智能榔頭，每個行業(yè)都要被敲打敲打。

　　如此多樣復雜的場景，無法只通過一個技術、一個網(wǎng)絡、一個系統(tǒng)觸發(fā)所有服務，其技術之靈活，要根據(jù)實際情況所需的通信能力和計算能力決定。

　　也正因此，催生物聯(lián)網(wǎng)未來的主要技術，分為兩塊：一個是連接，一個是計算。

　　前者就是連接各個物體，它們互相“通話”，有短距、中距和廣域的連接技術。后者包括CPU、GPU、多媒體、圖像、傳感器、定位等這些在手機里的計算技術，將被轉移應用到物聯(lián)網(wǎng)。

　　細說連接。1、短距的連接，可以使用藍牙、NFC、ZigBee這種一兩米范圍的連接技術。如果是局域網(wǎng)，在家庭、辦公室、機場、咖啡廳，也可以使用有增強型的藍牙，或者ZigBee、Wi-Fi。當然Wi-Fi也有各個等級、數(shù)據(jù)率、覆蓋范圍，可以使用802.11ac、802.11a/b/g/n、802.11ax、1x1、2x2，最高級可以使用802.11ad。2、如果是再大一點的范圍，如廣域網(wǎng)的連接，例如智慧城市的應用，毫無疑問就需要蜂窩網(wǎng)絡技術，就是2G、3G、4G、未來的5G技術，它是廣域覆蓋、全球范圍內最成熟、部署最廣泛的技術。

　　蜂窩技術，物聯(lián)網(wǎng)連接的主流方向

　　連接技術何其多，物聯(lián)網(wǎng)在蜂窩和非蜂窩的通訊技術之間怎么選擇?高通認為，蜂窩通訊技術是未來物聯(lián)網(wǎng)的主流連接。

　　為什么手機中的技術可以應用到物聯(lián)網(wǎng)?

　　原因之一，蜂窩通訊技術經(jīng)歷30多年發(fā)展，具備覆蓋廣的先決條件，不需要重新部署，最直白的例證就是，無論走到任何一個地方，手機基本都有信號。GSMA數(shù)據(jù)顯示，截至2016年4月，在全球160多個國家中，超過500家運營商部署了LTE，超過400個廠家發(fā)布了超過5000款支持LTE的各種產(chǎn)品——借助過去數(shù)年智能手機的發(fā)展脈絡，LTE已經(jīng)成為最容易獲得且性能最容易保證的無線通信主流技術。

　　原因之二，運營商花費了很大精力部署蜂窩通訊技術，在連接性、安全、質量方面都有充分保證，確保了它是始終在線、安全可靠的一個基礎設施。

　　一個手機，里面的通信系統(tǒng)盡管五花八門——有4G、GPS、FM、Wi-Fi、藍牙等，這些都是射頻系統(tǒng)，要收發(fā)數(shù)據(jù)、處理各種信號，還要全部塞在一個極其輕薄、小面積的金屬殼子里，且殼子里的電池、相機等機械構件還都在搶占資源。能在這么一個嚴苛的設計環(huán)境里，既兼顧技術的進步，又兼顧多個系統(tǒng)的兼容、功耗、成本和散熱等其他指標，說明經(jīng)過了一個長期融合的過程，自然適合低成本模塊的物聯(lián)網(wǎng)。

　　原因之三，蜂窩通訊行業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的從業(yè)者非常多，在網(wǎng)絡側有全球主流的基礎設施廠商們，終端側有手機廠商們，芯片側有高通等從業(yè)者，大家從標準的制定到技術的發(fā)展和驗證，到產(chǎn)品的研發(fā)和上市，以及整個網(wǎng)絡、整個手機的優(yōu)化和完善，已經(jīng)形成了一條成熟的產(chǎn)業(yè)鏈。

　　當然，僅僅把現(xiàn)有的LTE技術平移到物聯(lián)網(wǎng)終端是行不通的，為了支持更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)終端連接，低功耗和較低數(shù)據(jù)傳輸速率也是一個需求，如何解決?

　　物聯(lián)網(wǎng)如何連接?eMTC/NB-IoT/EC-GSM共進退

　　LTE七八年以前在全球標準化組織3GPP Release 8中最早被定義下來之后，就從來沒有停止過演進。它發(fā)展大概有兩個方向：一個是不斷追求更高的用戶體驗，另外一個就是追求整個網(wǎng)絡和終端的簡化，面向海量部署、低成本、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)技術。

　　所以，目前3GPP制定了三種關于物聯(lián)網(wǎng)的標準連接技術，一種是eMTC(Cat-M1)，是機器之間通訊的標準;第二種叫NB-IoT(Cat-NB1，窄帶物聯(lián)網(wǎng)) ;第三種是EC-GSM。行業(yè)標準制定之后，基站、芯片、應用服務等等往后都會跟進應用。

　　前兩種技術的主要任務是降低系統(tǒng)復雜度、降低系統(tǒng)成本、提高系統(tǒng)的續(xù)航時間，去掉不必要的能力，比如高數(shù)據(jù)率、高移動性、超強傳輸能力，而是根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)的要求量身定制，達到提升電池壽命、降低成本、提升小區(qū)內部署總量的要求，實現(xiàn)其他的益處。EC-GSM是基于GSM(2G)技術，主要針對一些還保留原來2G網(wǎng)絡的運營商，EC-GSM會在傳統(tǒng)GSM基礎上繼續(xù)演進，加入增強的特性，比如更深的覆蓋。在很長的一段時間里面，這三者都會共同發(fā)展共同存在。

　　而Cat是指LTE的類別，根據(jù)LTE的速率，給出了不同的等級劃分：比如手機的入門級是LTE Cat.4，達到上行50Mbps、下行150Mbps的速率，那么LTE Cat.6的下行速度就是300Mbps，到了LTE Cat.12，下行速率達到600Mbps。

　　高通目前的旗艦移動平臺——驍龍835所集成的就是支持LTE Cat.16的驍龍X16千兆級LTE調制解調器，下行可以做到高達1Gbps。另外，支持LTE Cat.18的驍龍X20 LTE調制解調器也已推出，下行速率達到1.2Gbps。

　　如何部署?一切從簡

　　那eMTC與NB-IoT技術如何實現(xiàn)4G調制解調器的海量部署、規(guī)模經(jīng)濟和超長生命周期?主要方法是降低復雜度。

　　首先，eMTC與NB-IoT要放棄掉原來LTE對數(shù)據(jù)速率的追求，因為絕大部分物聯(lián)網(wǎng)用不著。

　　如上文所提，高通在手機上能實現(xiàn)千兆級下行速率，它的應用場景能滿足沉浸式VR體驗、聯(lián)網(wǎng)云服務、或者文件和媒體的超高速下載，但在物聯(lián)網(wǎng)的應用場景卻很少，這說明，物聯(lián)網(wǎng)并不需要超高速率，絕大部分應用在1Mbps或者幾百kbps、幾十kbps足以。比如，eMTC上行下行都是1Mbps;NB-IoT上行和下行分別是60kbps和20kbps，主要針對一些計量和環(huán)境傳感器等簡單應用，往往是一兩個星期甚至更長時間才需要給網(wǎng)絡發(fā)送極少數(shù)據(jù)。

　　另外一個復雜度的降低來自于帶寬。

　　眾所周知，一個LTE載波是20MHz，兩載波聚合就是兩個20MHz，三載波聚合就是3x20MHz。而物聯(lián)網(wǎng)帶寬有了明顯的下降：eMTC只需1.4MHz，NB-IoT需要200KHz，一方面所需帶寬窄了，另一方面部署起來也比較容易。eMTC可以直接部署在已有的LTE頻段里，比如在一個LTE載波的20MHz里，選定一個位置把Cat-M1放進去，然后在真正的工作狀態(tài)下它還可以跳頻，但標準保證了這不會干擾到現(xiàn)有的手機系統(tǒng)。

　　NB-IoT部署更加靈活，它既可以部署在20MHz頻段里，也可以部署在載波間的保護頻段里(每個20MHz的LTE載波中間都留著一個保護頻段，為避免互相干擾大家都不使用)。

　　第三是雙工模式。原來LTE都是全雙工，上行下行同時收發(fā);到了eMTC和NB-IoT，都是可以支持半雙工，先下行或先上行，不會并行收發(fā)。在部署的模式上，eMTC在FDD或者TDD都可以部署，NB-IoT到現(xiàn)在為止只能部署FDD(至少自3GPP在去年6月份推出Release 13后至今都是這樣的情況)，如果只有TDD頻段，就只能部署eMTC。目前情況如此，往后隨著標準和規(guī)范的演進可能還會有變化。

　　第四個降低系統(tǒng)復雜度的關鍵因素就是移動性。兩種技術的移動性比LTE要低，eMTC保留了相當一部分移動性，NB-IoT則是完全沒有移動性。移動性的意思就是“傳輸數(shù)據(jù)的時候能否移動”，如果沒有移動性，那上傳數(shù)據(jù)只能站在固定的點才可以工作，因為一走動就會經(jīng)歷跨基站切換，一跨基站信號就斷了，數(shù)據(jù)就要重新傳;如果有移動性，即使在小區(qū)行走的過程中跨基站了，也有一套機制保證傳輸?shù)臄?shù)據(jù)不會被切斷。

　　第五個因素是語音。為了降低成本和復雜程度，NB-IoT完全沒有任何語音，而eMTC還保留了VoLTE(LTE語音)。VoLTE應用在物聯(lián)網(wǎng)的重要性主要體現(xiàn)在安防監(jiān)控領域。

　　還有一點就是部署的密度。在LTE物聯(lián)網(wǎng)的應用中，小區(qū)基本都是海量部署，如果大家都在很快下載數(shù)據(jù)的話，容量就下來了。

　　與傳統(tǒng)LTE相比，eMTC、NB-IoT的穿透性明顯要求更苛刻。原因很簡單，比如停車位的智能模塊，既要傳數(shù)據(jù)還要有傳感器，而這個設計可能需要放在地下停車位的水泥地以下，所需要的穿墻的能力和手機相比也有明顯提高。類似的設計還有水表，或者嘈雜環(huán)境，所以，eMTC、NB-IoT在穿透性上都有提升。

　　此外，和LTE相比，eMTC、NB-IoT另外的增強點就是電池續(xù)航時間更長，預計五到十年以上。

　　最后的關鍵是，有沒有軟件升級能力。NB-IoT下行只有20kbps，相當于20年前撥號上網(wǎng)的速度，基本沒有軟件升級能力;而eMTC的速率是兆級(1Mbps)，可以用幾分鐘或者半個小時的時間升級固件，在升級維護上有明顯的優(yōu)勢。

　　目前，全球的主流運營商已經(jīng)確認會部署eMTC，覆蓋北美、歐洲、日本、澳大利亞。中國的運營商已開始測試eMTC和NB-IoT。

　　eMTC與NB-IoT難分伯仲?不用選!

　　綜上所述不難看出：

　　1、eMTC強調的是移動性、較高數(shù)據(jù)速率、支持語音，對LTE的能力保留相對較多，適合應用在一些類似樓宇安防、穿戴設備等領域，但其在網(wǎng)絡覆蓋和功耗上遜于NB-IoT;

　　2、和NB-IoT相比，eMTC的網(wǎng)絡反應速度更快，而NB-IoT對實時性沒有要求，原因是后者穿透性好，即便在地下三層的車庫也能把數(shù)據(jù)傳回去，過程中它會自動反復發(fā)送，只要有一次發(fā)送成功就可以，當然無法保證送達時間;

　　3、NB-IoT在網(wǎng)絡覆蓋、功耗、部署靈活性以及成本優(yōu)化方面相較eMTC表現(xiàn)更好。

　　兩種模式難分伯仲，企業(yè)如何選擇?“不用選，最好的辦法是把兩種模式都放在一起，選擇多模。”

　　企業(yè)在選擇應用服務或者網(wǎng)絡部署時，只能根據(jù)相關技術優(yōu)勢進行選擇，需要精準預測未來3年、5年或15年之后所部署的服務和采用的技術，這是個考驗。但企業(yè)無法避免運營商將相關網(wǎng)絡、頻段和模式重新調整的可能。試想一下，如果那些在墻里、在地底下已被部署好的模塊能夠自適應調整，就省去了重新部署的麻煩。

　　這就是雙模模塊的原理，如果將eMTC與NB-IoT集成于一個模塊中，可以同時兼得兩個技術優(yōu)勢，無論未來相關條件發(fā)生什么變化，模塊總能夠滿足各類需求和調整，并可以通過升級軟件應對相關調整。

　　而在雙模的基礎上還有全球雙模技術，意味著這兩個模式也能夠部署在4G LTE的頻段上。目前世界各國在規(guī)劃部署15-16個eMTC與NB-IoT的頻段，而絕大部分是中頻和低頻，這是因為考慮到高頻的穿透性欠佳，而低頻的部署在一直放大。

　　如果有一個模塊同時擁有這兩種技術并支持所有頻段，那么該模塊可以在全球任何應用場景部署。

　　而高通正在致力于促成全球多模、多頻的模塊設計。

　　如何保證物聯(lián)網(wǎng)早期投入不打水漂?訂一份保險

　　針對物聯(lián)網(wǎng)傳輸要求，高通已經(jīng)推出相應的新品系列。最為值得關注的就是專為eMTC和NB-IoT定制的多模多頻芯片MDM 9206，將于今年完成對所有模式(Cat-M1/NB1/E-GPRS)的支持、頻段的支持，達到商業(yè)交付水平。

　　考慮到模塊一定要和傳感器結合在一起，而傳感器要放在一個系統(tǒng)控制器上，從而處理讀取的各種數(shù)據(jù)，并將處理過后的再通過調制解調器發(fā)到云端，再通過云端發(fā)給用戶各類應用等一系列步驟，高通的做法是，在MDM9206中集成了Cortex A7處理器，無需再外掛處理器。此外，該模塊還支持Linux系統(tǒng)和Thread系統(tǒng)。

　　MDM9206集成了GPS、格納洛斯、北斗以及伽利略全球導航衛(wèi)星(GNSS)定位服務，不需要通過任何附加的芯片或者接收器，而是直接嵌入到該芯片中，與高通的4G功能充分整合。MDM9206還支持語音功能，這兩種技術里面都具備省電模式和eDRX，這些技術均來自LTE演進，并進行了調整。

　　如開篇所提，MDM9206已應用在摩拜單車的智能車鎖上。通過MDM9206 的LTE連接及全球導航衛(wèi)星系統(tǒng)定位功能，摩拜單車用戶能夠更加精準地識別可用單車、加快智能鎖開鎖速度，并對單車狀態(tài)持續(xù)監(jiān)測、實時管理。

　　同時，高通的低功耗藍牙解決方案還計劃被應用在摩拜單車的“智能推薦停車點”(sMPL)中，可實現(xiàn)亞米級定位，幫助摩拜單車實時掌握各區(qū)域內單車數(shù)量、位置及不同區(qū)域間的流量信息，為單車投放、調度和運維提供智能指引。

　　關鍵之處在于，高通還有一系列基于該芯片的認證工作：2016年11月，高通聯(lián)合中國移動和愛立信，啟動國內首個Cat-M1測試;2016年12月，高通與中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司簽署諒解備忘錄，在未來模塊的設計、商業(yè)模式的開發(fā)、產(chǎn)業(yè)鏈的培育，還有更長遠的如5G、車聯(lián)網(wǎng)、云計算等等進行合作;2016年12月，高通聯(lián)合中國聯(lián)通和愛立信，完成基于Cat-M1標準的現(xiàn)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸;2017年3月，高通與華為合作，首次打通TDD Cat-M1標準空口First Call。

　　借由這樣可靠的多模解決方案，高通能幫客戶抵消掉未來市場和行業(yè)的不確定性，客戶無需再等三年進行投入，也不需要現(xiàn)在貿(mào)然做重大的賭注并承擔賭錯的風險?？蛻羯踔量梢袁F(xiàn)在進入市場，將精力放在應用服務上并開發(fā)業(yè)務。