IoT-WAN

无线物联网,宽带广域,WAN

Posted by elmagnifico on December 15, 2017

Foreword

最近寻找合适的网络方案,查询了不少无线传感网络的相关信息,这里一一举例其相关信息

下图基本列举出了目前在用的各种方案,下文将按照图中的顺序来进行介绍。

SMMS

物联网无线通信技术

远距离广域无线网络

宽带广域/WAN

一般来说窄带是泛指Sub-1GHz,1G赫兹以下的频段,称之为窄带.

也有许多通讯协议其既有窄带也有宽带,比如LTE,Zigbee,Thread.

GSM

GSM,Global System for Mobile Communications,全球移动通讯系统.

这里泛指为2G无网络,可使用的两个主要功能就是短信和语音了,目前仅仅依靠短信和语音来完成IoT应用基本没有,而目前多数语音依然还是通过GSM网络来进行的.

GPRS

GPRS,General Packet Radio Service,通用分组无线服务.

这里泛指2G有网络,能使用的自然就是GSM+网络,只不过网络速度较慢,但是对于多数IoT来说都够用了.

而基本年年都会提到2G退网,目前2G网络是不会继续新增,但是要退网估计还早,毕竟有很多相关的项目或者有年头的项目都是与2G相关的(至少国内5-10年内都还无法退网)

UMTS

UMTS,Universal Mobile Telecommunications System,通用移动通信系统,他是第三代移动通信技术.

所以这里就泛指3G,3G除了有自己的语音通信,还有更快的网速,可以支持高流量的IoT应用,比如监控等视频流.

CDMA

CDMA,Code Division Multiple Access,电信3G使用的通信制式与其他运营商不同

LTE

LTE,Long Term Evolution,只看名字完全不懂什么意思,其实应该是通用移动通信技术的长期演进.也就是 the Long Term Evolution of Universal Mobile Telecommunications System.其所指代的是其实是从GSM/UMTS到4G的一个过渡版本,而代表着4G的通用移动通信系统则是 LTE - Advanced.

不过在本文这里泛指4G,但是4G网络用于语音的只有VoLTE,而VoLTE并没有普及,所以一旦2G退网,但是3G普及并不高的情况下,可能打电话就有点问题了,基于这样那样的原因,2G也因此并不会短期内退网.

目前基本多数IoT设备都需要物联网卡,与NB-IoT的物联网卡所不同的大概就是其多数以流量为主,而且流量费较正常通信的流量费用来说便宜了很多,每个地区都略有不同,需要根据当地的物联网卡运营商来决定.

LTE-MTC

LTE-M,LTE-Machine-to-Machine,后期改名为LTE enhanced MTC (eMTC)

eMTC/Cat M

eMTC是LTE-M(LTE-Machine-to-Machine)在3GPP R13中的叫法,是基于LTE演进的物联网技术。在R12中叫Low-Cost MTC,在R13中被称为LTE enhanced MTC (eMTC),即Cat-M1,旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。

eMTC与NB-IoT的竞合关系

长期以来蜂窝物联网的两种制式eMTC与NB-IoT有竞争关系,应该选择哪种网络制式,业内一直争执不休。其实双方各有技术优势,同时又有合作的基础,并不存在最佳选择,比拼的多是模组芯片成本,商用化程度,网络建设完善情况。

业内的争论直到2017年6月便正式休止了。在3GPP第76次全会上,业界就移动物联网技术(包括NB-IoT和eMTC)R15演进方向达成了共识:不再新增系统带宽低于1.4MHz的eMTC终端类型;不再新增系统带宽高于200KHz的NB-IoT终端类型。3GPP这一决议,推动了M-IoT有序发展,让eMTC与NB-IoT彻底划分开应用界限,转为混合组网、差异化互补的合作关系。

SMMS

由图可以看到与NB-IoT技术相比,eMTC优势则在于传输速率更快,更低延时(100ms级,NB-IoT是秒级),支持移动性、FDD、定位、支持VoLTE语音通信,同时传输速率更快,传输内容也更多,虽然日后NB-IoT也会推出定位服务,不过相对而言eMTC更适合于对响应速率要求比较高的环境,而且其移动性较高也适合运动的情景.

由于有政策所以NB-IoT先行,所以eMTC感觉还要再等个一两年,按照中国电信的目标,今年年底(2017),将会展开eMTC试商用(并没有),2018年将会实现eMTC正式商用。

运营商特点

中国联通的2G网络(GSM)覆盖较差、已经开始退网;3G网络(WCDMA)优势明显,可承载语音和中低速数据业务;4G网络(TD-LTE/FDD LTE)则中规中矩,没有CAT.0/CAT.1网络。

中国电信的2G网络(CDMA 1X)覆盖一般;3G网络(EVDO)劣势明显,无法承载语音;4G网络(TD-LTE/FDD LTE)则有一定优势,且CAT.1、VoLTE等业务也即将全网商用 。

中国移动的2G网络(GSM)覆盖非常完善,可以承载语音和极低速数据业务;3G网络(TD-SCDMA)劣势明显,无法承载语音;4G网络(TD-LTE)也一定劣势:没有FDD牌照,没有CAT.0/CAT.1网络。

由于中国移动没有FDD牌照,所以目前中国移动的NB-IoT一点消息都没有.而电信目前走得最快,而联通目前也只是在测试阶段,但也比移动速度进度快.

LTE-V

车联网目前也是比较火的,其涵盖的范围也很大,以车为主体,主要分成下面四种:

  • V2N,Vehicle-To-Network
  • V2V,Vehicle-To-Vehicle
  • V2I,Vehicle-To-Infrastructure
  • V2P,Vehicle-To-Pedestrian

SMMS

其中涉及到人车安全的问题,所以对于通信要求比较高,延迟低,移动性高,数据同步要求高.

3GPP 基于LTE D2D开发了基于蜂窝的V2X 技术(C-V2X),提高了通信距离、车速、容量等系统设计指标。其中基于LTE技术的被称为LTE-V2X,包括车车直通和基于网络转发两种模式。随着 LTE 技术演进到 5G NR(新空口),车联网技术也将使用新空口作为系统设计的基础(NR-V2X)。LTE-V目前是韩国与中国主推的车联网方案,而且其也作为未来5G标准的一部分.

WiMAX

WiMAX目前基本凉了,基本原先各种支持WiMAX的运营商基本都退出了.

WiMAX技术最早提出时,WiMAX定位是取代WiFi的一种新的无线传输方式,但后来发现WiMAX定位比较像3.5G一样,提供终端使用者任意上网的连结,这些功能3.5G/LTE都可以达到。WiMAX于市场上所面临的竞争,主要是来自已广为布局且能提供相同服务的无线系统,如CDMA2000和UMTS,以及许多网络导向的系统如HIPERMAN和WiBro。市场定位模糊成为WiMax的最大致命伤。

Summary

所以目前还是以2g/3g/4g作为物联网通信方案较多,其他方案或多或少都有一些局限性

https://www.zhihu.com/question/62590259

https://zhuanlan.zhihu.com/p/27163048

https://www.u-blox.com/en/lte-cat-m1

http://lucky6.coding.me/2017/09/24/eMTC/

https://ubidots.com/blog/what-is-cat-m1-and-what-it-means-for-iot/

https://www.iot-now.com/2016/06/21/48833-cat-m1-vs-nb-iot-examining-the-real-differences/