物联网会将数十亿台设备连接至互联网

0 类的引入首次允许价格大幅降低的 LTE 调制解调器(适用于 M2M 市场)的尝试。理想情况下，此类调制解调器的功耗也较低。为了达到这一目标，通过将支持的数据率降至 1 Mbps 以降低调制解调器的复杂性。从而最大限度减少对处理功率和内存的要求。制造商也可摒弃全双工模式和多天线。因此，设备无需采用双工滤波器，否则就需要双工滤波器去防止发射机和接收机之间的干扰。

0 类设备现在仍处于开发中，可能将在 2016 年推出。

1 类(Rel.8) 0 类(Rel.12)

下行链路峰值速率10 Mbps1 Mbps

上行链路峰值速率5 Mbps1 Mbps

UE RF 链路21

双工模式全双工半双工(可选)

UE 接收机带宽20 MHz20 MHz

UE 最大发射功率23 dBm23 dBm

MIMO 层数11

最高 DL 调制阶数64 QAM64 QAM

最高 UL 调制阶数16 QAM16 QAM　　

　　图 3

LTE-M 的进一步发展

LTE-M 已经迈出了第一步。Rel.13 包含其他降低成本的措施，尤其是降低上行链路和下行链路的带宽，降低数据率以及降低发射功率。

同时也在计划进一步降低功耗。这将对无法使用 PSM 的应用产生一定影响，因为即使设备自身不传输数据，但至少必须在短间隔内保持可用状态。在这种情况下，调制解调器定期从空闲模式切换至接收模式，以便于获得寻呼消息和系统状态信息。DRX 定时器确定模式切换的频率。目前，最短间隔为 2.56 秒。举例来说，如果某一设备仅在每 15 分钟内预计获得数据，则该频率相当频繁。定时器的扩展 (eDRX) 已进行规划且处于商讨阶段，有望将电池寿命大幅延长至数年。

必须扩大范围，以适用于极端接收条件下(例如，地下室中)的智能仪表等应用，或者适用于分布广泛的设备，例如农业应用。包括多重复性或者对时效和误差要求不高的各种技术应当改善接收机和发射机之间的功率平衡到 15 dB。范围也因此得以扩展。

在 Rel.14 中，汽车行业的要求促进了彻底缩短了消费类设备之间在通信方面的延时的研究，例如实现汽车之间的实时通信。

LP-WAN：对 LTE-M 的竞争?

LTE-M 借助其新特征可满足更多 IoT 应用的需求，有助于众多用户从 2G/3G 技术过渡至 LTE。然而，现在人们需要极低成本和低功耗的设备，当前的蜂窝技术似乎不太合适。所以，在过去几年中，低功耗 WAN 等替代技术在市场中占据了一席之地。在大多数情况下，这些技术针对传感器网络进行了优化，适用于数据量极低的传感器网络如烟雾探测器或垃圾桶上的填充传感器。这些技术具有应用范围广和采用免授权频段的优势。SIGFOX 就是其中一个突出代表。该网络采用了超窄带技术，且已在数个国家网络中投入使用。SIGFOX 已针对极小数据包的偶发传输进行了优化，允许在消息发送后一段时间之后进行接收。

另一实例为 LoRa。该项技术的业界代表已组成了 LoRa 联盟。这些代表根据 Semtech 公司的 LoRa 技术制定了 LoRaWAN 标准以及用于兼容设备认证的额外规范。LoRa 采用了调频扩频技术，这种类型的技术与用于雷达应用的技术相似。支持三种类别的设备。类别 A 类似于 SIGFOX，仅允许在消息传输后出现的两个短接收窗口期间进行接收。类别 B 允许通过信标同步的定期接收窗口。类别 C 可随时接收，但设备正在传输的情况除外。LP-WAN 技术的其它实例还包括 Weightless-N 和 RPMA。

SIGFOXLoRaWeightless-NRPMA

频率868 MHz (ETSI)

915 MHz (FCC)

2400 MHz868 MHz (ETSI)

915 MHz (FCC)868 MHz (ETSI)

915 MHz (FCC)2400 MHz

调制UNBChirp DSSSUNBRPMA

技术推动者SIGFOX、Semtech、NWave、Ingenu　

　　图 4

GSMA – 超低成本设备

不久前，GSMA 也曾致力于物联网的发展，今年 GSMA 发起了一场有关 LP-WAN 的倡议。目的是尽快根据授权频段中的现有蜂窝标准定义 LP-WAN 标准。主要的基础设施、调制解调器和芯片组制造商纷纷与移动服务供应商进行合作，从而制定出合适的标准。目的是让这些标准在Rel.13 得到批准并在 2016 年推出商用产品。首批现场试验已在进行中。

目前，大量有关的技术讨论和替代方法的研究都在如火如荼地进行。然而，该委员会已决定应制定一项窄带 IOT (NB-IoT) 标准。这项标准将允许使用 LTE 载波中的资源块，相邻载波间频谱中的未用资源或者独立、保留频谱中的资源。这项标准的要求概要包括极低功耗、极低成本、改进的室内接收性能，以及支持大量数据流量极少的设备。

目前，大量的标准化活动正在执行中，以确保为未来的物联网提供合适的通信技术。这些活动也将为第五代移动无线通信铺平道路，在第五代移动无