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內(nèi)容提要：隨著LTE(長(zhǎng)期演進(jìn))技術(shù)的發(fā)展，這項(xiàng)技術(shù)可以滿足建設(shè)更方便互連世界的需求，而圍繞該問(wèn)題的蜂窩藍(lán)圖也變得日趨復(fù)雜。為了將LTE引入物聯(lián)網(wǎng)，不同國(guó)家/地區(qū)和運(yùn)營(yíng)商采用了不同的技術(shù)和頻段，最終導(dǎo)致出現(xiàn)了明顯的市場(chǎng)分割現(xiàn)象。這些分歧和復(fù)雜現(xiàn)狀讓產(chǎn)品創(chuàng)造者意識(shí)到需要采取戰(zhàn)略性手段來(lái)使物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備永不過(guò)時(shí)。其中部分戰(zhàn)略手段包括利用eSIM、引腳兼容和多頻段模塊以及MVNO/物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

作者：Will Hart，Particle 蜂窩部產(chǎn)品經(jīng)理 和 Patty Felts, u-blox開發(fā)工具總經(jīng)理

盡管近來(lái)有許多關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的新聞報(bào)道，但在機(jī)器中融入連接的做法卻屢見不鮮。多年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商一直在供應(yīng)基于GSM的連接模塊，蜂窩連接在眾多應(yīng)用中表現(xiàn)不俗，證實(shí)了自己的實(shí)力。促使物聯(lián)網(wǎng)變革的并非設(shè)備連接本身的理念，而是其廣泛的應(yīng)用。同樣，LTE始終沒(méi)有變革物聯(lián)網(wǎng)的核心技術(shù)，只是改變了其規(guī)模大小。LTE具有低成本、低帶寬和低功耗的特性，實(shí)現(xiàn)了許多在過(guò)去不可能或經(jīng)濟(jì)上不可行的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。據(jù)預(yù)計(jì)，20201年前互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備的數(shù)量將超過(guò)500億，而LTE技術(shù)有可能在物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展中起決定性作用。

但對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)造者而言，當(dāng)前從立足于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向使用LTE技術(shù)來(lái)部署解決方案，可謂機(jī)會(huì)與風(fēng)險(xiǎn)并存。在推行(和決定LTE技術(shù))LTE前途的競(jìng)爭(zhēng)中，不同國(guó)家/地區(qū)、運(yùn)營(yíng)商和硬件制造商采用了各種不同的蜂窩技術(shù)和頻段。最終使得LTE格局變得日趨分裂和復(fù)雜。

盡管存在各種挑戰(zhàn)，但向LTE轉(zhuǎn)型在所難免。因此，要求產(chǎn)品創(chuàng)造者采取靈活、戰(zhàn)略性的手段來(lái)確保他們的設(shè)備永不過(guò)時(shí)。

展望蜂窩技術(shù)的未來(lái)

無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的基礎(chǔ)。在最初的2G蜂窩模塊出現(xiàn)時(shí)，就向設(shè)備中添加了該模塊以減少服務(wù)成本。接收到的數(shù)據(jù)包括自動(dòng)售貨機(jī)里的庫(kù)存水平、繳費(fèi)終端機(jī)內(nèi)的篡改證據(jù)，或生產(chǎn)設(shè)備所用的時(shí)間等。數(shù)據(jù)還包括簡(jiǎn)單的功能，如將設(shè)備投入使用或停機(jī)、告誡運(yùn)營(yíng)商已報(bào)告故障或提供無(wú)線更新等。

隨著LTE網(wǎng)絡(luò)的不斷推出，可能實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用。具有更多不同數(shù)據(jù)需求的應(yīng)用(如視頻、音頻和遙測(cè)控制等)將提高人們對(duì)可靠、靈活和高能效連接的需求。

如今，很多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備被部署在遠(yuǎn)程位置，而且采用電池供電。這些分布式應(yīng)用需要功耗更低的芯片組和模塊，但對(duì)帶寬的要求相對(duì)比較一般。LTE在此類應(yīng)用的連接上也起到了重要作用。

目前，LTE的作用是通過(guò)在低帶寬物聯(lián)網(wǎng)流量中使用“資源塊”，通過(guò)所謂的“類別”來(lái)支持物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。最為顯著的是，物聯(lián)網(wǎng)將為機(jī)器類型通信(被稱為L(zhǎng)TE-MTC、LTE-M或LTE Cat M1)以及NB-LTE-M和NB-IoT(NB指窄帶)部署LTE Category M1。

物聯(lián)網(wǎng)流量使用的類別要求復(fù)雜芯片組的數(shù)量顯著減少，這一要求具有兩重含義——運(yùn)行功耗更低(啟用超低的功耗節(jié)點(diǎn)如智能傳感器和執(zhí)行器等)，而且成本更低(應(yīng)用范圍更加廣泛且更多樣化)。在某種程度上通過(guò)使用更低的(根據(jù)3G)帶寬可以滿足上述需求，使其在數(shù)據(jù)交換受限時(shí)甚至更適合物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

蜂窩藍(lán)圖存在分割現(xiàn)象

產(chǎn)品創(chuàng)造者最初在開發(fā)蜂窩連接時(shí)面臨著巨大的困難。蜂窩藍(lán)圖，過(guò)去被漫游協(xié)議和固定的幾套受支持的頻段簡(jiǎn)化，現(xiàn)在采用LTE后開始變得更加復(fù)雜。產(chǎn)品創(chuàng)造者必須著手計(jì)劃(但并未公開表示)使現(xiàn)有的2G/3G網(wǎng)絡(luò)退出歷史舞臺(tái)，并結(jié)束LTE標(biāo)準(zhǔn)和頻段的國(guó)際分割現(xiàn)狀。

大部分運(yùn)營(yíng)商已宣布計(jì)劃在十年內(nèi)停止使用2G網(wǎng)絡(luò)。而且因?yàn)楦嗟耐顿Y資本瞄向LTE，3G網(wǎng)絡(luò)的未來(lái)也不容樂(lè)觀。

同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商在客戶維系方面也面臨著挑戰(zhàn)。支持客戶采用LTE技術(shù)需要了解芯片組供應(yīng)商、模塊制造商和運(yùn)營(yíng)商之間的復(fù)雜關(guān)系。

蜂窩藍(lán)圖始終受區(qū)域性變化的影響(變得復(fù)雜);而且不幸的是，這種情況不會(huì)隨著LTE而改變。過(guò)去，產(chǎn)品創(chuàng)造者能夠依賴漫游協(xié)議實(shí)現(xiàn)國(guó)際兼容。但隨著LTE的問(wèn)世，不同運(yùn)營(yíng)商采用的不同頻段將使這些類型的漫游協(xié)議失效。有人認(rèn)為這預(yù)示著產(chǎn)品創(chuàng)造者可能需要采用他們自己的MVNO服務(wù)(移動(dòng)虛擬網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商)并與運(yùn)營(yíng)商簽署直接協(xié)議。如果遠(yuǎn)離創(chuàng)新的刺激，這些問(wèn)題對(duì)市場(chǎng)準(zhǔn)入來(lái)說(shuō)意味著令人沮喪或徹底崩潰的障礙。每份運(yùn)營(yíng)商協(xié)議均需要花費(fèi)數(shù)月時(shí)間進(jìn)行協(xié)商，并受到服務(wù)條件、定價(jià)和數(shù)據(jù)量的影響。轉(zhuǎn)售該服務(wù)將為MVNO的制造商帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。

部分創(chuàng)業(yè)公司正在通過(guò)創(chuàng)建物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決新出現(xiàn)的問(wèn)題，該平臺(tái)可以讓產(chǎn)品創(chuàng)造者卸下連接的負(fù)擔(dān)。這些平臺(tái)旨在將MVNO的優(yōu)勢(shì)和基于云的服務(wù)提供商所具有的豐富資源組合起來(lái)。

國(guó)際產(chǎn)品的復(fù)雜性

在蜂窩通信領(lǐng)域，從來(lái)沒(méi)有一套統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。多年來(lái)，這一現(xiàn)象一直困擾著眾多產(chǎn)品創(chuàng)造者，但如果物聯(lián)網(wǎng)采用LTE技術(shù)，就可以調(diào)整黃金標(biāo)準(zhǔn)缺失的情況。這是因?yàn)槠錈o(wú)法為L(zhǎng)TE-M和NB-IoT提供無(wú)縫支持。遷移至LTE-M需要將軟件升級(jí)至現(xiàn)有的蜂窩塔，而遷移至NB-IoT則需要升級(jí)軟件以及具有全新的無(wú)線硬件。

這些情況只會(huì)根據(jù)地理位置和技術(shù)邊界進(jìn)一步劃分運(yùn)營(yíng)商。比如，在美國(guó)、加拿大和墨西哥，人們習(xí)慣于使用LTE-M1。而在歐洲、中國(guó)和東南亞，NB-IoT更受歡迎。對(duì)于希望在多個(gè)市場(chǎng)出售產(chǎn)品的產(chǎn)品創(chuàng)造者，這樣的差異性將要求生產(chǎn)兩種不同的產(chǎn)品系列或同時(shí)支持這兩大類別的一種產(chǎn)品系列。而無(wú)論采用哪種方式，制造商都需要承擔(dān)額外的成本

eSim問(wèn)世

另一項(xiàng)可能影響MVNO的創(chuàng)新是嵌入式SIM (eSIM)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，eSIM可以讓硬件成為中性載體，在區(qū)域內(nèi)切換或運(yùn)輸后進(jìn)行供應(yīng)。業(yè)中有人認(rèn)為eSIM將幫助各個(gè)MVNO建立合作關(guān)系，從而提高了供應(yīng)鏈的效率。

預(yù)計(jì)eSIM將成為全球發(fā)布的LTE-IoT設(shè)備的一部分，因?yàn)樗軌蛴?lsquo;空白’SIM來(lái)裝運(yùn)產(chǎn)品，隨后在指定的國(guó)家/地區(qū)激活。因此，產(chǎn)品創(chuàng)造者能夠更輕松地在不同的細(xì)分市場(chǎng)開發(fā)并提供新產(chǎn)品。

LTE的現(xiàn)狀

目前LTE-M和NB-IoT設(shè)計(jì)人員鎖定的應(yīng)用類型是傳感器和執(zhí)行器;此類設(shè)備需要具有低數(shù)據(jù)帶寬，可能還需要低占空比。如此一來(lái)，形成了一種廣為流傳的誤解，即智能傳感器和執(zhí)行器可以在一個(gè)裝置中運(yùn)行多年。實(shí)際上，遠(yuǎn)程部署的智能傳感器和執(zhí)行器使用壽命長(zhǎng)短將取決于具體使用實(shí)例的需求。請(qǐng)查看如下的信息圖，了解典型的應(yīng)用實(shí)例。

管控風(fēng)險(xiǎn)和回報(bào)

現(xiàn)在，芯片組和模塊制造商正與平臺(tái)供應(yīng)商緊密合作，以激發(fā)物聯(lián)網(wǎng)LTE的潛能。盡管LTE具有復(fù)雜性，但前瞻性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和堆棧選擇可以減小產(chǎn)品開發(fā)的相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)，并提高投資回報(bào)率(ROI)。要使物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品永不過(guò)時(shí)，創(chuàng)造者必須考慮采用硬件解決方案、eSIM和MVNO/數(shù)據(jù)平臺(tái)。

了解硬件的局限性非常重要。比如，雙模調(diào)制解調(diào)器似乎是單一產(chǎn)品系列中實(shí)現(xiàn)全球覆蓋的最佳方案，但該方案可能會(huì)增加許多不必要的成本。更好的方法是采用可以為所有變量提供封裝/引腳輸出和軟件兼容性的模塊。那樣的話，采用簡(jiǎn)單的交換模塊即可在不同的市場(chǎng)使用單一產(chǎn)品設(shè)計(jì)。見下圖1。

為克服與復(fù)雜漫游協(xié)議相關(guān)的成本問(wèn)題和挑戰(zhàn)，部分產(chǎn)品創(chuàng)造者目前轉(zhuǎn)而采用一種新備選方案——第三方IoT/MVNO平臺(tái)。對(duì)產(chǎn)品創(chuàng)造者來(lái)說(shuō)，這些平臺(tái)無(wú)需在日趨復(fù)雜的全球市場(chǎng)上商議運(yùn)營(yíng)商協(xié)議，可以簡(jiǎn)化執(zhí)行。

據(jù)證明，依托于專用硬件的IoT/MVNO平臺(tái)對(duì)產(chǎn)品制造商來(lái)說(shuō)非常寶貴，可以更輕松將他們的項(xiàng)目推向市場(chǎng)并擴(kuò)大規(guī)模。這些平臺(tái)提供必要的基礎(chǔ)設(shè)施以全方位傳送、管理并保護(hù)從設(shè)備至云端的數(shù)據(jù)。

結(jié)語(yǔ)

采用蜂窩模塊來(lái)增強(qiáng)設(shè)備連接的方法由來(lái)已久。但在過(guò)去，經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上的諸多限制使得蜂窩連接無(wú)法得到廣泛應(yīng)用。LTE技術(shù)具有低成本、低帶寬和低功耗的特點(diǎn)，可以掃除上述障礙，并創(chuàng)造眾多創(chuàng)新型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

而采用這一技術(shù)也面臨著不少挑戰(zhàn)。因國(guó)際上采用多種不同技術(shù)和頻段導(dǎo)致的市場(chǎng)分割現(xiàn)象大幅提升了采用LTE技術(shù)的難度。隨著新產(chǎn)品的推出，還有可能出現(xiàn)全新不可預(yù)見的挑戰(zhàn)。例如，華為和愛立信研發(fā)的在無(wú)線系統(tǒng)軟件之間不兼容的秘鑰已影響到NB-IoT的未來(lái)，而這項(xiàng)技術(shù)已被歐洲運(yùn)營(yíng)商選擇用于物聯(lián)網(wǎng)2。

在這張藍(lán)圖中，eSIM、封裝/引腳輸出和軟件兼容性蜂窩模塊和全堆棧IoT/MVNO平臺(tái)等解決方案在面對(duì)不確定性的情況下都具有一定的靈活性。