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基于蜂窝通信技术实现的物联网(IoT)机器对机器(M2M)通信概述

物联网(IoT)预计将在未来十年连接数十亿台设备(参见:https://www.ericsson.com/res/docs/whitepapers/wp-50-billions.pdf)。低成本,高覆盖率和低功耗的解决方案将成为针对IoT应用的大多数用例的解决方案的基础。强有力的技术标准和协议的行业协调将推动更大规模的经济性和轻松的端到端集成和互操作性。

“图1、连接设备发展的驱动力来自于人,企业和社会。”


图1、连接设备发展的驱动力来自于人,企业和社会。

机器对机器(M2M)通信是整个物联网(IoT)生态系统的巨大组成部分。值得注意的是,它能够以自主,可靠和经济高效的方式连接机器。只有一个类似于连接在互联网上的计算机一样无处不在的连接对象,才能使物联网中的互联网范式成为可能。传统上,主要是在工业自动化和控制的背景下所谓的连接是通过电线的方式来实现的。在过去十年中出现的无线连接替代品提供了显著的商业利益,同时也弥补了有线连接方式的缺点。

然而,在M2M行业中有线和无线解决方案的选择也通常饱受争议。与有线解决方案相比,无线解决方案相对易于部署以及针对单点故障的鲁棒性方面是有吸引力的,而有线解决方案可以确保对无线电难以到达的位置的覆盖。与有线解决方案相比,M2M应用的无线解决方案的主要挑战是功耗和射频无线电的成本。不同的M2M服务具有不同的要求,并且针对移动性,功耗,覆盖范围,易于推出性等所有这些要求的单一标准化解决方案是确保达成M2M解决方案被大众市场成功应用所要求的成本目标的关键,用于隔离集群部署的解决方案是基于无线个人区域网络(WPAN:wireless personal area networks)的,例如蓝牙,ZigBee和6LoWPAN。基于诸如3GPP开发的技术的解决方案更适合于需要移动性和通信范围更广的M2M服务。

另一个挑战是通过API(一种允许实时数据交换的基于标准的接口)来满足M2M网络和核心企业系统之间的关键链路需求。对其的标准化将为实现轻便,大规模,持续可用的实时接口铺平道路。当前行业正在制定协调一致的API标准以锻造实现价值链。

以上所有特性都是为M2M通信提供最佳解决方案的基础。蜂窝MTC(Cellular MTC,即Cellular,Machine Type Communications ,蜂窝机器类型通信,3GPP中的M2M的工作术语,有时也称为蜂窝物联网(Cellular Internet of Thing, CIoT))解决方案真正有能力满足这些特性。因此,毫无疑问,3GPP正在通过其行业合作伙伴开始研究和标准化特定技术机器类型通信(MTC)实施例。

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图2、蜂窝M2M通信的系统模型

本文通过首先概述蜂窝3GPP支持的MTC的优势,挑战和适用性,然后在后面的系列文章中讨论特定的3GPP协议开发,并详细介绍它们的进展和未来向5G演进的方向。

蜂窝M2M通信的优缺点

下面的内容中我们会详细介绍在利用蜂窝M2M连接解决方案时所遇到的折中问题。值得注意的是,我们讨论使用蜂窝进行M2M通信的优势,以及需要解决的挑战以及前代蜂窝技术和当代蜂窝技术该如何适应这些挑战。

使用蜂窝技术进行M2M通信的优点

使用蜂窝系统提供M2M连接具有许多优点。值得注意的是,由于具有无处不在的覆盖范围,漫游支持,互操作性保证,服务质量(QoS:quality of service)保证,提供服务级别协议(SLAs:service-level agreements)的能力以及运营服务平台的可用性使得蜂窝技术提供在商业上具有竞争力的M2M解决方案成为可能。

M2M解决方案提供商(例如Worldsensing公司,参见网址:)最大的担忧之一就是保证可靠和强大的连接,即使是在静态部署情况下。与ZigBee,Wi-Fi或者其它的低功率广域网(low-power wide area networks,即LPWA,如LoRaWAN() ,Sigfox())相比,即使在最偏远的地方,蜂窝也可以在全球范围内普遍享有覆盖面。因此,不需要安装额外的网关或中继器,这将显著降低进入的部署障碍和运行成本。总的来说,我们发现,尽管调制解调器成本和数据规划成本更高,但是基于蜂窝的M2M解决方案的总体拥有成本(TCO: total cost of ownership)比竞争的连接解决方案更具成本效益。

蜂窝M2M的另一巨大优势是能够支持移动性和漫游。这将立即将市场扩大到例如汽车和追踪应用等领域中。目前没有其他可用的连接技术可以产生像蜂窝那样的覆盖面和对移动性的支持。这给M2M解决方案提供商带来了极大的安抚,让他们安心。


(责任编辑:ioter)

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