頻譜的故事(5)迎接萬物互聯時代

縱觀這個頻譜的故事，我們可以發現這實際上是一個人與人時間通訊手段不斷進化的歷程。隨著4G的不斷成熟和發展，以及5G的即將來臨， 我們不再身處與人與人互聯的時代，更是一個萬物互聯的時代。

當Tim Berners提出被後稱為WWW（World Wide Web）的分類互聯網信息協議之後，人類以從所未有的速度聯繫起來，最初是文字，接下來是圖片、音頻，接下來是視頻，現在是實時超清視頻、全息影像。這些信息在短短數秒內通過位於大西洋、太平洋的海底電纜傳遞到彼岸，遠遠快於超音速協和客機，直接催生了電子商務，促進經濟發展，革新了我們的教育、娛樂方式，相隔重洋的人們現在通過電子平台玩一起遊戲、學習。

3Com公司創始人羅伯特?梅特卡夫曾經指出，隨著越來越多的事物、人、數據和互聯網聯繫起來，互聯網的力量（實質上是網路的網路）正呈指數增長。可互聯網每一個終端背後是一個個獨立的個體，互聯網本質是上將全世界人類通過一個虛擬網路連接起來，要繼續擴大互聯網的力量需要將更多事物連接起來，需要一個物聯網(IoT:internet of things)，把不同設備連接到互聯網當中。到了今天物聯網(IoT：internet of things)更是發展成萬物互聯(IoE：internet of Everything)的概念，人、信息、事物都相互連接起來。

書同文、車同軌，國家統一要標準，要讓萬物連接同樣需要標準，當今物聯網標準NB-IoT與Cat-M1正是扮演此角色。對於智能手機、筆記本電腦來說，LTE網路自然是越快越好，下行速度達到1Gbps的高通驍龍X16 LTE數據機正是代表。可同樣是基於LTE網路的NB-IoT和Cat-M1標準卻代表了另一個發展方向，低成本、低功耗以及合適的連接速度。

萬物互聯連接一切設備、感測器，即使是埋在道路下面一顆小小感測器也沒有例外，可這種感測器不需要高速連網，只要定期傳輸數據到伺服器即可，續航時間更是越長越好，不然隔三岔五挖開路面更換電池不僅麻煩，而且維護成本極高，此時手機所用的LTE技術就完全不適用，NB-IoT和Cat-M1登上歷史的舞台。

NB-IoT和Cat-M1同是物聯網標準，但二者性能指標、應用範疇完全不一樣。Cat-M1標準中中較為耳熟能詳的便是eMTC（enhanced Machine-Type Communication，增強機器類通信），其頻寬遠遠低於LTE Cat1(也就是4G、4G+所用的標準)的20MHz，僅有1.4MHz，上下行峰值速度同為1Mbps，支持LTE FDD、LTE TDD兩種半雙工蜂窩技術，一條天線即可實現所有通訊，適合智能手錶之類設備使用。

NB-IoT基於LTE Cat-NB1標準，頻寬比Cat-M1還要小，僅有200kHz，因此獲得了narrowband-IoT（窄帶IoT）的名字，上下行峰值速度分別至有60kbps、20kbps，僅支持半雙工LTE FDD蜂窩技術，成本最低，續航最長，採用該技術的物聯網設備電池甚至可以年來計算。

在今天應用Cat-M1或NB-IoT標準的設備已經很多，但最常進入我們視野的一定是共享自行車。在5月23日，摩拜單車、中國移動研究院與Qualcomm Technologies, Inc.利用整合了高通MDM9206 LTE IoT數據機的摩拜單車展開中國首個LTE IoT多模外場測試。MDM9206 LTE IoT數據機是一塊支持Cat-M1、NB-IoT兩個標準的數據機，Cat-M1模式上下行速度分別是375kbps、300kbps，Cat-NB1模式上下行速度分別是60kbps、20kbps，支持E-GPRS、LTE FDD、LTE TDD多種蜂窩技術，支持GPS、GLONASS、北斗、Galileo多種定位技術，還集成了頻率高達1.3GHz的Cortex A7處理器，是一套完整解決方案。此次場外測試成功測試了摩拜單車用戶如何更加精準地識別可用單車、加快智能鎖開鎖速度，並對單車狀態持續監測、實時管理。換句話說，對於用戶而言，可以更精準低找到所需的單車，哪怕是在地下停車場，由於Cat-M1出色的連接性能也可以有所幫助。

正是像共享自行車、自動駕駛、智能家居一系列需求不停促進物聯網發展，讓聯網速度飛速增長，高通預期到2018年時，全球的聯網設備將達到50億台。因此，對於IoT多模式標準的支持至關重要，目前部分IoT設備僅兼容NB-IoT單一標準是遠遠不夠的。儘管物聯網晶元成本較低，但其安裝成本較高，在如若運營商調整IoT網路標準，則會導致大量僅支持單模式IoT設備需要重新安裝，需要從已安裝的位置如牆體內部和地下等位置挖出，並重新安裝，可想而知其成本之大。反觀支持雙模物聯網的設備，可謂一勞永逸，無論運營商或設備商希望如何調整調整其模式，只需遠端調控即可，無需承擔「再次安裝」的高成本。

目前物聯網設備大多是建立在Wi-Fi、藍牙網路之中，最典型的例子就是智能家居中的智能燈泡、空氣質量檢測儀、智能冰箱一系列設備，存在著明顯的空間局限性，只有將物聯網擴展到LTE蜂窩網路之上才能實現真正的萬物互聯。

在5G標準制定初期已經將萬物互聯是設定了應用場景，智慧城市之中的照明燈具、交通感測器、智能停車，移動健康的可穿戴設備、遠程醫療，公共安全的安防攝像頭、煙霧報警器，零售網路的自動售貨機、ATM、數字廣告牌等等，都需要連接起來物聯網、M2M顯然會有爆發性的增長。

為應對如此海量續求，5G標準加入了不少革新技術，如RSMA、Multi-Hop Mesh。RSMA(Resource Spread Multiple Access，資源擴展多址接入)是一種非同步、非正交、基於競爭的多址接入協議，允許物聯網終端在無需預先調度下傳輸數據，簡化了整個傳輸流程；Multi-hop mesh（多跳型網狀網）技術能把終端設備轉變為數據傳輸的中繼節點，不斷擴大網路覆蓋範圍，類似烽火台，能把信息從「長城」（網路邊緣）傳輸到「京城」（伺服器）當中。

從第一篇頻譜的故事開始，我們目睹了人類是如何利用甚低頻到太赫茲輻射，了解移動通訊的發展史，見證了互聯網到物聯網再到萬物互聯，其實這不過頻譜的故事開端，因為人類掌控無線電波只有短短一百多年的歷史，只要人類文明不終結，頻譜的故事永不停止。(完)

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