物聯(lián)網(wǎng)是當下最炙手可熱的科技概念之一。所謂物聯(lián)網(wǎng)，本質上是互聯(lián)網(wǎng)技術的進一步延伸。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)中，連接的設備主要是PC、手機、平板等個人終端，相當于以“人”為連接對象；隨著技術的發(fā)展，未來的物聯(lián)網(wǎng)將會連接生產(chǎn)生活中涉及到的幾乎一切設備，也就是將“萬物”作為連接對象。從連接人與人到連接人與物、物與物，這將是互聯(lián)網(wǎng)的一場影響深遠的革命。

既然物聯(lián)網(wǎng)的目標是連接萬物，物聯(lián)網(wǎng)必然要在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)基礎上進行建設，這樣才能具備廣泛的覆蓋能力和良好的兼容性。因此，物聯(lián)網(wǎng)技術從誕生伊始，就與移動互聯(lián)網(wǎng)技術是共生共進的關系。在美國高通公司等行業(yè)領導者制定移動互聯(lián)網(wǎng)的升級標準——千兆級LTE的相關規(guī)范時，特別加入了對物聯(lián)網(wǎng)的相關支持，并同時制訂了物聯(lián)網(wǎng)的兩大標準：Cat-NB1和Cat-M1。基于這兩大標準，物聯(lián)網(wǎng)的建設就有了堅實的基礎。隨著千兆級LTE網(wǎng)絡的推廣，物聯(lián)網(wǎng)也將迎來爆發(fā)式增長的熱潮。

什么是LTE物聯(lián)網(wǎng)？

在3GPP開發(fā)的4G移動互聯(lián)網(wǎng)技術標準第13版（Cat.13）中，引入了一套面向物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)化的全新窄帶技術，稱為LTE物聯(lián)網(wǎng)。

圖1：LTE物聯(lián)網(wǎng)是以LTE移動互聯(lián)網(wǎng)為基礎的物聯(lián)網(wǎng)技術標準

與傳統(tǒng)的個人計算設備不同，接入物聯(lián)網(wǎng)的設備對聯(lián)網(wǎng)帶寬的要求往往較低，更加重視長時間工作的穩(wěn)定性、持續(xù)性，同時希望聯(lián)網(wǎng)消耗的電力與相關的成本盡可能減少。在這樣的背景下，高通公司主導提出了能夠高效支持較低數(shù)據(jù)速率應用的兩個全新用戶設備（UE）類別，分別適用于LTE Cat-M1（eMTC）和LTE Cat-NB1（NB-IoT）標準。前者可以提供廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應用覆蓋，并且令物聯(lián)網(wǎng)設備具備一定的計算能力，而后者針對低成本物聯(lián)網(wǎng)應用場景進一步縮減了成本和功率。

圖2：LTE物聯(lián)網(wǎng)的兩大標準，Cat-M1與Cat-NB1

Cat-M1和Cat-NB1都是4G LTE路線圖的一部分，設計為與現(xiàn)有的LTE基礎設施、頻譜和設備共存。LTE物聯(lián)網(wǎng)帶來了諸多改進，包括降低復雜性支持更低成本的設備、提供更節(jié)能的低功率模式，并使用全新的先進傳輸技術深化覆蓋面。LTE物聯(lián)網(wǎng)的核心網(wǎng)絡也進行了加強，能夠更高效地處理以物聯(lián)網(wǎng)為中心的流量，支持海量的設備連接。

Cat-M1與Cat-NB1標準詳解

高通公司研發(fā)的MDM9206雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片是最早同時支持LTE物聯(lián)網(wǎng)兩大規(guī)范的物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)品，簡單來說就是物聯(lián)網(wǎng)界的“全網(wǎng)通”產(chǎn)品。以這款芯片為例，我們來具體了解一下Cat-M1與Cat-NB1兩種標準的技術細節(jié)。

Cat-M1

LTE Cat-M1又稱eMTC（增強型機器類型通信），其目的是提供最廣泛的物聯(lián)網(wǎng)功能。其最高可實現(xiàn)1Mbps的數(shù)據(jù)速率，但只在4G LTE移動互聯(lián)網(wǎng)頻譜中使用1.4MHZ設備帶寬。

Cat-M1可以和現(xiàn)有的LTE常規(guī)流量全面共存，也支持語音（VoLTE）連接，并具備有限到完全的移動性。在增強型覆蓋模式中，Cat-M1還可以獲得15db的信號提升，增強信號的穿透能力與覆蓋面。

例如，配備MDM9206物聯(lián)網(wǎng)芯片的一種生產(chǎn)線自動巡查小車能夠在1Mbps的通信速率下與控制室連接，將傳感器獲得的生產(chǎn)線圖像數(shù)據(jù)乃至音頻信號實時回傳到位；小車在高速移動時也能保持良好的連接性能，且在進入室內結構較復雜、信號不佳的廠區(qū)時仍舊可以在增強型覆蓋模式的幫助下保持通信。工廠并不需要單獨廠內的物聯(lián)網(wǎng)設備建立私有無線局域網(wǎng)，因為4G LTE網(wǎng)絡已經(jīng)在廠區(qū)內有著良好的覆蓋。

圖3：兩大物聯(lián)網(wǎng)標準與LTE常規(guī)標準之間的對比

Cat-NB1

LTE Cat-NB1又稱NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）。與Cat-M1相比，Cat-NB1進一步降低了設備復雜性并擴展了網(wǎng)絡覆蓋面，從而應對低端物聯(lián)網(wǎng)使用場景的需求。

Cat-NB1使用窄帶工作，僅在LTE網(wǎng)絡中消耗200Khz的設備帶寬，實現(xiàn)數(shù)十kbps的數(shù)據(jù)速率。與Cat-M1相比，Cat-NB1犧牲了數(shù)據(jù)速率和功能（無移動能力和語音支持），但信號有5db的額外增益，覆蓋面更加廣泛。

例如，一種配備MDM9206物聯(lián)網(wǎng)芯片的固定式道路傳感器安裝在常見的路燈基座中，可以收集周圍路面的噪聲、空氣質量、車流量等數(shù)據(jù)，并通過LTE物聯(lián)網(wǎng)間隔地傳回市政數(shù)據(jù)庫。由于Cat-NB1的覆蓋面優(yōu)勢，這種傳感器可以安裝在非常偏遠的道路旁，而無需市政部門為其提供額外的網(wǎng)絡建設支持。

雙模物聯(lián)網(wǎng)——開啟物聯(lián)網(wǎng)普及大門的鑰匙

從上文的介紹中我們能夠注意到，雖然兩種物聯(lián)網(wǎng)標準有著較大的區(qū)別，適用于不同的應用場景，但是高通公司的MDM9206物聯(lián)網(wǎng)芯片卻可以同時支持這兩大標準，兼容兩類應用環(huán)境。這就是高通公司在物聯(lián)網(wǎng)芯片方面的重要創(chuàng)新：雙模物聯(lián)網(wǎng)技術。

物聯(lián)網(wǎng)芯片是設備接入物聯(lián)網(wǎng)的關鍵，相當于移動互聯(lián)網(wǎng)終端的調制解調器，其重要性不言而喻。但相較移動終端，物聯(lián)網(wǎng)設備對物聯(lián)網(wǎng)芯片的功率、成本都有非常嚴格的約束，這就對物聯(lián)網(wǎng)芯片的水平提出了很高的要求。

與此同時，兩大物聯(lián)網(wǎng)應用場景并不是互斥的。事實上，很多物聯(lián)網(wǎng)設備需要經(jīng)常在移動/高速率與固定/低速率兩種工作狀態(tài)間來回切換，這就意味著它們需要同時兼容兩種物聯(lián)網(wǎng)標準，并在兩種網(wǎng)絡間迅速、無縫地切換。例如，遠程傳感器在平時以低速模式間斷傳輸常規(guī)數(shù)據(jù)，遇到突發(fā)事件時就要切換到高速模式，實時傳送視頻、音頻等復雜信息；共享單車在騎行狀態(tài)下以移動模式與控制中心通信，而停放時則切換到固定模式以節(jié)約電力，等等。

另外，在運營商部署LTE物聯(lián)網(wǎng)的過程中，Cat-M1與Cat-NB1兩大標準的推廣并不是完全同步的?？赡艹霈F(xiàn)的情況是，某些地區(qū)先上馬了M1，某些地區(qū)則先推廣了NB1。因此，業(yè)務范圍廣泛的企業(yè)在部署物聯(lián)網(wǎng)設備時，更需要考慮大批量采購的設備對兩種規(guī)范的良好兼容性，以降低部署成本和難度。

因此，開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)設備的企業(yè)要使自己的產(chǎn)品具備競爭優(yōu)勢，獲得更多客戶的青睞并迅速推廣，就需要為設備同時提供對兩種物聯(lián)網(wǎng)規(guī)范的良好支持能力，同時還要保持較低的成本和設備功耗。顯然，實現(xiàn)這一目標的關鍵就在于物聯(lián)網(wǎng)芯片。

高通公司的雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片正是在預見到了這一市場趨勢而研發(fā)的產(chǎn)品。MDM9206雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片在單芯片內實現(xiàn)了對Cat-M1和Cat-NB1的完整支持，同時具備出色的可靠性、足夠低的功耗和非常有競爭力的全壽命期成本。

圖4：高通MDM9206雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片參數(shù)

MDM9206同時支持TDD和FDD兩大LTE標準，使設備可以兼容不同國家、不同運營商的LTE網(wǎng)絡；支持GPS、GLONASS、北斗和伽利略幾大衛(wèi)星定位技術，在各大洲都能有出色的定位能力；基于Cortex-A7核心的處理器最高工作在1.3GHZ，兼具性能和低功耗特性；同時支持Linux和ThreadX軟件平臺，兼容性更出色。此外，MDM9206還支持高通受信任執(zhí)行環(huán)境、加密引擎、安全啟動等多項安全功能，保護物聯(lián)網(wǎng)設備不受惡意攻擊等網(wǎng)絡威脅的影響。

在MDM9206雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片的支持下，物聯(lián)網(wǎng)設備就能在全球各國的各種環(huán)境、各種LTE標準、定位標準、軟件開發(fā)環(huán)境下都發(fā)揮出色的連接能力。研發(fā)一款物聯(lián)網(wǎng)設備，立刻就能推銷到全球數(shù)十個重要市場，大大增強了設備開發(fā)企業(yè)的競爭力，顯著降低了企業(yè)研發(fā)、推廣中的市場風險。

與此同時，雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片的普及也將明顯降低運營商在推廣LTE物聯(lián)網(wǎng)，進行相關建設時的難度。運營商可以根據(jù)自身的能力與各地區(qū)的具體情況更加靈活地安排網(wǎng)絡建設，而不用太過顧及物聯(lián)網(wǎng)設備的兼容性。高通公司也在與運營商合作，為他們增強LTE網(wǎng)絡對物聯(lián)網(wǎng)的核心支持能力，更好地適應物聯(lián)網(wǎng)設備的聯(lián)網(wǎng)需求。

圖5：已經(jīng)有諸多物聯(lián)網(wǎng)設備研發(fā)企業(yè)選擇了高通公司MDM9206雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片

解決了運營商與物聯(lián)網(wǎng)設備開發(fā)企業(yè)的需求痛點，物聯(lián)網(wǎng)推廣、普及的最大障礙就不復存在了。由此可見，高通公司的雙模物聯(lián)網(wǎng)芯片是開啟物聯(lián)網(wǎng)時代的關鍵環(huán)節(jié)，其對整個產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展是至關重要的。相比之下，競爭對手的單模物聯(lián)網(wǎng)芯片基本上不具備實用性，難以適應物聯(lián)網(wǎng)時代的復雜需求，事實上已經(jīng)被市場淘汰。

物聯(lián)網(wǎng)時代前瞻：萬物互連

在成功推出雙模物聯(lián)網(wǎng)技術與MDM9206物聯(lián)網(wǎng)芯片后，高通公司又將眼光轉向了未來的物聯(lián)網(wǎng)技術發(fā)展。

圖6：5G物聯(lián)網(wǎng)愿景

預計在2019年開始部署的5G移動互聯(lián)網(wǎng)技術將為物聯(lián)網(wǎng)帶來更大的機遇。5G將是連接新行業(yè)、支持新服務并營造新用戶體驗的更強大統(tǒng)一連接平臺，而物聯(lián)網(wǎng)將是5G不可或缺的一部分。

圖7：高通公司在5G物聯(lián)網(wǎng)技術中的創(chuàng)新

高通公司已經(jīng)在5G路線圖中引入了多項關于物聯(lián)網(wǎng)支持的增強技術，包括RSMA（資源擴展多址接入）、多跳網(wǎng)狀網(wǎng)、廣域網(wǎng)管理、關鍵任務控制物聯(lián)網(wǎng)服務等多項創(chuàng)新。在這些技術的幫助下，5G時代的物聯(lián)網(wǎng)將具備前所未有的強大能力，支持海量級的物聯(lián)網(wǎng)設備，完全實現(xiàn)萬物互連的偉大愿景。

與此同時，可以預計在下一個十年，高通公司將主導物聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展和普及過程，在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)中占據(jù)最重要的地位。高通公司的夢想——從連接人與萬物到連接萬物，也將在不久的將來成為現(xiàn)實，使我們的生活更加美好和便利。