來源： 網絡頻道
物聯網是決定未來經濟的關鍵技術。無所不在的萬物互聯終將成為現實。然而，無所不在的物聯網覆蓋，沒那麼容易。
ZigBee/6LoWPAN或IEEE 802.11ah等物聯網技術，僅適於短距離物聯網覆蓋，且無法保證可靠的網路協調控制。衛星通信的成本讓人望而卻步，能耗高，且無法抵達室內。
時代在召喚，蜂窩網路瀟灑走過來。
物聯網嬌軀一震，勾搭上了已覆蓋全球的2/3/4G網路，跟他在一起可以至少少奮鬥十年。
2/3/4G網路就像富一代，成熟穩重，溫柔多金，還特有安全感。它網絡覆蓋廣，分布密集，有可靠的網路協調控制，不僅能保證物聯網的安全性和有效性，且易於規劃、管理和監控。物聯網可直接接入現成的基地台裡，拎包入住，圓你一個別墅夢。
為了配合物聯網之嬌軀亂顛，2/3/4G網路開始內外兼修，重振雄風。它增強覆蓋，降低功耗，減少設備複雜性，降低時延，最小化每Bit成本。
畢竟隔了幾代，力不從心的時候也是有的。
GSM容量有限，無法滿足大量設備同時接入。富一代很拼，它減小信令開銷，控制過載，收緊資源粒度，擴大覆蓋範圍，但是，這終究只是權宜之計，如補充雄性荷爾蒙，不是面向未來的根本之路，日子還長呢。GSM的功耗和接入時延讓物聯網領悟到了初夜的遺憾。
至於3G(UMTS)，工作頻段更高，覆蓋範圍小，室內覆蓋差，同時，UMTS模塊比GSM模塊貴的多。Pass!
希望在LTE上?
夢寐易忘，初心難改。
LTE是為數據洪流而設計，一開始並沒有考慮物聯網需求。
講真，每次聽說LTE要熊抱物聯網，我就覺得它在死撐。
LTE網路的特點是：設備少、流量大。少量的設備較之於海量的數據流量，信令流量幾乎可以忽略不計。
物聯網的特點是：設備多、流量小。海量的設備較之於零星的數據包，信令流量大爆發，引起網路癱瘓也不是不可能的。
與物聯網在一起的LTE面對許多現實的挑戰，包括控制開銷、能效、覆蓋增強、魯棒性、安全和可擴展性等。
最擔心的是，物聯網業務和傳統語音、數據業務共存，當大規模物聯網設備接入時，如何避免對傳統業務的影響?
LTE的隨機接入過程(RACH)首先被擺上台面。
當UE(手機)要和基站(eNodeB)建立數據連接時，為了和網路建立同步，由UE觸發隨機接入過程。RACH由一系列時-頻資源組成，稱為RA時隙。UE在RA時隙裡，使用前導序列，向eNodeB發送接入請求。
LTE隨機接入過程有兩種類型：非競爭的隨機接入和競爭的隨機接入。每個LTE小區有64個前導序列，分別用於非競爭和競爭的隨機接入。
非競爭的隨機接入由網路控制，能避免衝突，減小接入時延，保障接入成功率，比如在切換場景中。這不影響物聯網業務。
影響物聯網業務的是基於競爭的隨機接入過程。
(2) 隨機接入響應(Message2)
(3) Message3發送 (RRC Connection Request)
(4) 衝突解決消息(Message4)
在基於競爭的隨機接入過程中，會發生兩次衝突。
第一次衝突：
Message 1：UE隨機發送前導序列，請求接入。由於前導序列正交，同一RA時隙允許多個UE使用不同的前導序列。在這種情況下， eNodeB可解碼請求。
如果兩個或兩個以上的UE，使用相同的前導序列，衝突就會發生，導致eNodeB無法檢測到請求。
當然，即使是多台UE使用相同的前導序列，因為接收訊號強度不同，eNodeB也可能能檢測到請求。但是，這會導致eNodeB向多個UE，發送相同的Message2(隨機接入響應)，從而將在Message 3處引發第二次衝突。
第二次衝突：
如果不同的UE收到相同的Message2，那麼它們會獲得相同的上行資源，同時發送Message3，此時，第二次衝突發生。
隨機接入過程成為LTE熊抱物聯網的第一道挑戰，因為當大量物聯網設備同時嘗試接入基地台時(比如發生地震時，某地區的所有地震監測器同時發出告警)，會出現信令尖峰，從而引起PRACH過載，接入競爭可能性增加，接入時延和接入失敗率上升。
儘管，為了減小PRACH負荷，我們可以在每一幀裡增加接入調度，不過，這會減少數據傳輸資源，導致上行信道數據傳輸容量吃緊。
還有，LTE幀中分配RA時隙有限。同時，PRACH前導序列採用的Zadoff -Chu序列處理，受限於物聯網設備的計算能力。
總之，LTE難以應付大規模物聯網設備接入，其引發的接入時延和接入失敗問題，會影響傳統數據(和語音)業務，當然，這本身也會影響物聯網業務。
魚和熊掌不能兼得 解決的辦法也是有的
比如對人和物的接入請求進行分離，主要包括3種：強制分離機制，軟分離機制和混合分離機制。強制分離將人和物的接入請求完美隔離。軟分離是指人和物共享資源池，但具有不同的接入可能性。混合分離是前面兩者的混合。
比如Fast Adaptive Slotted Aloha技術，利用連續空閒或衝突時隙，來估算網路中激活的物聯網設備數量(網路狀態)，並迅速更新物聯網設備的傳輸可能性，從而減小接入時延。
比如分簇機制，在某個小區內隨機分布著物聯網設備，將物聯網設備分成多個簇，每一個簇裡選出一個協調器(Coordinator)，這個協調器是簇中唯一和基地台直接通信的設備，並作為簇內其它設備與基地台通信的中繼節點。這不但限制了同時接入基站的設備數量，而且降低了整個系統的功耗。
但是，所有的辦法「僅供研究和測試」，LTE和物聯網要水乳相融走向商用，還有很多工作要做。同時，物聯網應用場景包羅萬象，它對網路的靈活性要求更高，怎麼設計，怎麼優化，如何才能不影響營運商的傳統業務(畢竟那裡有更高的ARPU)，都是擺在現實道路上難題。
那麼，5G hold得住物聯網嗎?
massive MIMO， 異構網路， 毫米波(mmWave)，SDN/NFV，通常被認為5G的幾大關鍵技術。這些關鍵技術能適應物聯網需求嗎?
Massive MIMO
Massive MIMO通過在基地台側，部署多於小區終端數量的天線陣列，利用空間分集來提升頻譜效率，這一特點使基地台可以同時接受多路傳輸，看起來非常適合於大規模的物聯網設備接入。
問題是，大規模的物聯網設備接入，需要在基地台側部署多少天線?技術上能突破嗎?
異構網路
我們說未來的網路是異構網路，網路內部署很多small cells來解決網路容量需求。
然而，這是為瞭解決容量，提升網速。對於物聯網，關鍵不是網路速率，而是覆蓋，是可靠的和無所不在的連接，這和small cells解決熱點容量問題是背道而馳的。
人和物的需求場景完全不同。比如，鄉村的高速公路，是物聯網的關鍵覆蓋區域，但並不是數據流量密集區域。人與物在覆蓋上沒有一致性，這對於營運商在投資上並無經濟性可言。
即使是在物聯網設備密集區域，物聯網業務帶來的ARPU值，也遠遠低於傳統業務，如果考慮投資回報，營運商絕不願意為了物聯網部署small cells。
毫米波(mmWave)
毫米波以其寬廣的頻譜資源，向5G展示了無法抗拒的魅力。毫米波的特點是：速率快、覆蓋距離短和功耗大。這三個特點和物聯網需求完全相反，物聯網的特點是：速率低、覆蓋距離遠和功耗足夠低。
SDN/NFV
軟體定義網路(SDN)和網路功能虛擬化(NFV)，將物理網路變得更抽象，利於網路資源靈活管理，和支持不同類型的業務。SDN/NFV根據不同的業務提供不同的數據流，且能動態調度已被虛擬化的網元功能，這對物聯網是極好的。
一方面，SDN可以將人與物業務分離，同時保障分離的邏輯網路的QoS，能有效利用網路資源，減輕大規模物聯網設備，接入帶來的網路問題。
另一方面，利用NFV可以根據流量需求，對網路結構進行動態管理。比如，NFV可以隨時根據流量需求，對某區域的網元進行功能「變形」，它可以是一個物聯網數據收集中心，也可以是用於擴展覆蓋的中繼，或者變回基地台，以應對臨時的接入請求高峰。
事實上，SDN/NFV讓我們看到了未來「無限容量」網路的可能。
但是，SDN/NFV將帶來網路結構顛覆性的改變，甚至是對整個產業鏈的顛覆。設備商去推動虛擬化猶如自斷手臂，左右手互搏。即使營運商，決心有多大也是個未知數。
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