简单还是复杂，物联网该如何发展

2023-05-27 19:20:01物联网0152

简单还是复杂，物联网该如何发展,第1张

数百亿的物联网设备是采用简单廉价的采集设备还是功能复杂的采集设备，这在很久以前就是大家关注的话题。

关注物联网的人不难从各大研究报告中看到过物联网的连接量将会达到数百亿的级别甚至更高，从目前的发展速度看来似乎没有人会怀疑这个数字。很多人也沉浸在数百亿的大连接的美好愿景中，期待一种全新的智能生活，挖掘一个庞大的商业市场。但是，这也引出一个新的问题，就是这些庞大的物联网设备是需要简单化还是复杂化。

物联网越简单越好吗？

数百亿的物联网设备是采用简单廉价的采集设备还是功能复杂的采集设备，这在很久以前就是大家关注的话题。

很多人曾设想，物联网所追求的万物互联需要将各式各样终端的环境数据进行采集即可，这种愿景最大的特点就是数据的种类多，涵盖范围广，但是功能比较简单与基础，因此，从这个角度出发物联网需要有大量的廉价传感设备去进行覆盖。

但是，物联网仅仅是如此的简单吗？

物联网最核心的价值点是数据，我们从数据这个维度进行分析，数据最大的价值有两点：一个是有效数据、另一个是能够相互连接的大数据。

有效数据才是物联网数据的真正价值点所在，而不同种类的数据能否互联互通对于后续的大数据服务是一个重要的前提条件。这些精细化的数据需要的是功能丰富、性能优越的传感设备，而不是简单的廉价设备所能够解决的。

多模集成越来越受欢迎

市场实践是验证理论的唯一标准，这两年走高性能路线的企业越来越多，就以物联网的关键终端——模组产品来说，应对物联网的市场，多模产品越来越多。

最近，一则新闻吸引了笔者的眼球。

村田制作所（Murata）近日宣布在其Type ABZ LoRaWAN模组上实现了Sigfox协议栈和LoRa协议栈的并存，通过这一特征，村田制作所将其Type ABZ模组扩展至在单一硬件平台上提供全球LoRa和Sigfox的能力。这一模组让用户可以根据位置、服务需求和成本来自由决定采用哪种网络技术。

这种双模模组产品正在打破物联网设备月简单越好的思路。当然，这种双模甚至多模的产品并不是第一次出现。就以这两年火的发紫的LPWAN技术来说，高通对于LPWAN产品的战略一直是走多模的路线，其LPWAN产品不仅集成了NB-IOT与eMTC这两种不同的LPWAN技术，也将目前成熟GPRS集成去，通过这种做加法的方式来将产品覆盖到更多的应用领域。

事实上，从目前的产业现状来看，多模模组的受欢迎程度更高于NB单模模组，据了解，移远通信、中兴物联、有方科技、美格智能、龙尚科技、骐俊物联等众多国内主流模组厂商均发布了自己的多模模组产品。

不止高通，其他的LPWAN芯片厂商也更倾向于做加法。锐迪科、Sequans、Intel、Altair等芯片厂商也都发布了LTE-M/NB-IoT多模甚至三模芯片。

这些芯片与模组厂商的做法就是对多模方向最大的肯定。

为什么物联网产品会越来越追求复杂化

产品应该追求简单化还是复杂化，都是由市场所决定的，目前的单模产品不够吃香或许是企业将物联网的需求想的过于简单，单模产品只能满足比较单一的需求，事实上，在复杂的物联网应用环境中这些还远远不够。

我们可以简单的分析单模与多模的优劣势。

单模简单化：成本低、功能单一、数量大、但是每个单一的节点意义不大，比如说要监测森林防火不可能在每棵树上安装节点，要监测土壤的温湿度也不可能每个平米就会安装一个监测装备。对于用户而言，虽然每个节点的成本不高，但是加起来也会增加硬件成本，还有运营成本。

多模复杂化：单价成本肯定会偏高，但是对功能与性能有保障，比如说功能集成化、通讯方式多样化，每个节点所带来的收益也高。尤其是适用于产品用户分布的区域跨度大，会面临不同的国家不同的地区网路覆盖不一样，标准也不一样的应用场景。

不只是通讯模块，标准化的互通互联也是一个问题，协议标准的多样化势必会造成信息孤岛的问题。

就比如我们现在每个人所使用的手机，就是集成了各式各样的协议标准，所以我们每个人使用起来会觉得很方便，而其他的智能产品也可以借鉴。很多人也在探索解决智能设备互联互通这个问题，但是收效甚微，因此智能手机的这种大集成模式便值得借鉴。

当然，这么做的问题也很明显，那就是成本太高，但是，如果采用通讯云端化，通讯协议的选择进行云端也是一种不错的思路。

物联网应用场景的多样化也需要多模的场景，比如说定位功能的实现就需要LPWAN+蓝牙、物流行业需要LPWAN+RFID等等。

诚然，LPWAN是一项新技术，它的出现让我们觉得很多应用场景有了新的突破，但是绝不会因为LPWAN的出现而忽视了其他种类的通信技术，未来碎片化的物联网应用场景肯定是需要LPWAN+各种其他的通信技术相互结合的，因此，未来多模化的产品会越来越多。

LPWAN更多的是管道与渠道，需要结合具体的应用场景去进行进一步的开发。目前的蜂窝网络也开始走这个趋势，比如说高通的NB-IOT/eMTC/GPRS多模产品，以及现在共享单车应用广泛的2G+GNSS。当然，其实这块对于非运营商的网络机会更大，因为非运营商的网络组网的形式本来就灵活多变，对于具体的应用场景能够给出更为个性化的方案，因此，多模复杂化将是越来越流行的趋势。

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伴随着移动通信技术的不断发展，全球物联网即将迎来快速的发展。在国际运营商中，AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus都先后开展了eMTC的商用。

在我国，电信率先起跑，在确立了800MHz组网能力之后，一口气要建成30万NB-IOT基站。联通与Jasper签订双排他协议，早早确定了NB-IOT作为发展方向。

而最早提出的中移动，却在NB-IoT与eMTC之间徘徊不定，这之间的原因，主要是两种制式各有所长，而中移动的TDD网络决定了其决策上的纠结性。

本文就NB-IoT与eMTC的主要性能，在十个方面进行了系统地梳理及详细地分析，在十轮论战过后，让我们再重新审视中移动的最佳决策应该是什么样子的。

在物联网的建网中，有非常多的应用场景需要满足，那么NB-IoT 与eMTC是在哪个场景下进行PK的呢？主要有三个场景，我们依次来看一下。

物联网应用可根据速率、时延及可靠性等要求，主要可分为三大类：

在以上各类业务中，LPWA业务由于连接需求规模大，是全球各运营商争夺连接的主要市场。NB-IoT 与eMTC也主要是在这个战场上进行PK的。

NB-IoT 与EMTC一路走来，是战败了哪些网络制式，才走到最后的呢？

目前，存在多种可承载LPWA类业务的物联网通信技术，如GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等，但存在如下问题：

上述几点已经成为阻碍LPWA业务发展的影响因素，与这些制式相比，NB-IoT 与EMTC优势较为明显。

NB-IoT与eMTC的十轮鏖战

总结来看，NB-IoT 覆盖半径约是GSM/LTE 的4 倍，eMTC覆盖半径约是GSM/LTE 的3 倍，NB-IoT 覆盖半径比eMTC 大30%。NB-IoT 及eMTC 覆盖增强可用于提高物联网终端的深度覆盖能力，也可用于提高网络的覆盖率，或者减少站址密度以降低网络成本等。

NB-IoT ：在3GPP 标准中的终端电池寿命设计目标为10 年。在实际设计中，NB-IoT 引入eDRX 与PSM 等节电模式以降低功耗，该技术采用了降低峰均比以提升功率放大器（PA）效率、减少周期性测量及仅支持单进程等多种方案提升电池效率，以达到10 年寿命的设计预期。

eMTC ：在较理想的场景下，电池寿命预期也可达10 年水平，其终端也引入了PSM 与eDRX 两种节电模式，但是实际性能，还需后在不同场景中做进一步评估、验证。

NB-IoT ：其采用更简单的调制解调编码方式，以降低存储器及处理器的要求；采用半双工的方式，无需双工器、降低带外及阻塞指标等等一系列方法。在目前市场规模下，其模组成本可达5 美金以下，在今后市场规模扩大的情况下，规模效应有可能使其模组成本进一步下降。

eMTC ：其也在LTE 的基础上，针对物联网应用需求对成本进行了一定程度的优化。在市场初期的规模下，其模组成本可低于10 美金。

4连接数

NB-IoT ：其在设计之初所定目标为5 万连接数/ 小区，根据初期计算评估，目前版本可基本达到要求。但是否可达到该设计目标取决于小区内各NB-IoT 终端业务模型等因素，需后续进一步测试评估。

eMTC：其连接数并未针对物联网应用做专门优化，目前预期其连接数将小于NB-IoT技术，具体性能需后续进一步测试评估。

定位功能：在NB-IoT技术的R13 版本中，为降低终端的功耗，在系统设计时，并未设计PRS 及SRS。因此，目前NB-IoT 仅能通过基站侧E-CID 方式定位，精度较粗。当然，未来的升级中将进一步考虑增强定位精度的特性与设计。

多播(multi-cast)功能：在物联网业务中，基站有可能需要对大量终端同时发出同样的数据包。在NB-IoT 的R13 版本中，无相应多播业务，在进行该类业务时需逐个向每个终端下发相应数据，浪费大量系统资源，延长整体信息传送时间。在R14 版本中，有可能对多播特性进行考虑，以改善相关性能。

移动性/ 业务连续性增强功能：R13 中NB-IoT 主要针对静止/ 低速用户设计、优化，不支持邻区测量上报，因此无法进行连接态小区切换，仅支持空闲态小区重选。R14 阶段会增强UE 测量上报功能，支持连接态小区切换。

对于标清与高清的VoIP 语音, 其语音速率分别为122kbps 与2385 kbps。即全网至少需提供106 kbps 与177 kbps 的应用层速率，方可支持标清与高清的VoIP语音。

NB-IoT ：其峰值上下行吞吐率仅为67 kbps 与30 kbps，因此，在组网环境下，无法对语音功能进行支持。

eMTC：其 FDD 模式上下行速率基本可满足语音的需求，但从产业角度来看，目前支持情况有限，对于eMTC TDD 模式，由于上行资源数受到限制，其语音支持能力较eMTC FDD 模式弱。

NB-IoT ：在R13 版本下，其连接态下无法进行小区切换或重定向，仅能在空闲态下进行小区重选。在后续版本中，产业界有可能针对某些垂直行业需求，提出连接态移动性管理的需求。

eMTC：由于该技术是在LTE 基础上进行优化设计，可支持连接态小区切换。

NB-IOT：对于未部署LTE FDD的运营商，NB-IOT 的部署更接近于全新网络的部署，将涉及到无线网及核心网的新建或改造及传输结构的调整，同时，若无现成空闲频谱，则需对现网频谱（通常为GSM）进行调整（Standalone 模式）。因此，实施代价相对较高。

而对于已部署LTE FDD 的运营商，NB-IoT 的部署可很大程度上利用现有设备与频谱，其部署相对简单。但无论是依托那种制式进行建设，都需要独立部署核心网或升级现网设备。

eMTC：若在现网已部署4G 网络，在该基础上再部署eMTC 网络，在无线网方面，可基于现有4G网络进行软件升级，在核心网方面，同样可通过软件升级实现。

NB-IoT ：其在覆盖、功耗、成本、连接数等方面性能占优，但无法满足移动性及中等速率要求、语音等业务需求，比较适合低速率、移动性要求相对较低的LPWA 应用；

eMTC ：其在覆盖及模组成本方面目前弱于NB-IoT，但其在峰值速率、移动性，语音能力方面存在优势，适合于中等吞吐率、移动性或语音能力要求较高的物联网应用场景。运营商可根据现网中实际应用选择相关物联网技术进行部署。

这都让中移动难以下决心选择，因为一旦选择错误，机会成本与网络成本都是十分巨大的。

9月16日，Wi-Fi联盟宣布启动Wi-Fi6认证计划。和上一代的Wi-Fi技术标准相比，Wi-Fi6的数据传输速度提高了四成，能够支持增强和虚拟现实（AR/VR），扩大了网络容量，即使身处拥挤的火车站和相对封闭的角落，也能享受到优质的网络服务。目前，新发布的iPhone11全系均支持Wi-Fi6标准，这也将极大推动Wi-Fi6技术的普及速度。

去年年底，Wi-Fi联盟宣布改变Wi-Fi的命名方式，复杂的命名方式已经不复存在，Wi-Fi6（也就是原来的80211ax）将是下一代Wi-Fi标准的名称，从1999年使用至今的80211a命名格式正式退出历史舞台。

WiFi6相关技术规范仍在商讨中，预计会在今年完成正式及标准化，目前已有厂家提前做出产品抢跑市场。在日前举办的IFA国际电子消费展上，WiFi6系列产品包括拓展器，MeshWiFi系统等均有亮相。

几乎人手一部手机的移动互联时代，Wi-Fi对我们的重要性已不言而喻。业内人士预计，2019年将是Wi-Fi6商用元年。

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物联网中需要利用的无线传输技术包括：

Wi-Fi：局域网内的数据传输技术。

Bluetooth：短距离数据传输技术。

Zigbee：低功耗、低成本、低速度的无线通信技术。

LTE：高速移动通信技术。

NFC：短距离非接触式数据传输技术。

LoRa：低功耗、长距离的无线通信技术。

Sigfox：低功耗、低数据传输速率的无线通信技术。