物聯(lián)網(wǎng)是決定未來經(jīng)濟的關(guān)鍵技術(shù),。無所不在的萬物互聯(lián)終將成為現(xiàn)實,。然而，無所不在的物聯(lián)網(wǎng)覆蓋,，沒那么容易,。

　　ZigBee/6LoWPAN或IEEE 802.11ah等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，僅適于短距離物聯(lián)網(wǎng)覆蓋,，且無法保證可靠的網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制,。衛(wèi)星通信的成本讓人望而卻步，能耗高,，且無法抵達室內(nèi),。

　　時代在召喚，蜂窩網(wǎng)絡瀟灑走過來,。

　　物聯(lián)網(wǎng)嬌軀一震,，勾搭上了已覆蓋全球的2/3/4G網(wǎng)絡，跟他在一起可以至少少奮斗十年,。

　　2/3/4G網(wǎng)絡就像富一代,，成熟穩(wěn)重，溫柔多金,，還特有安全感,。它網(wǎng)絡覆蓋廣，分布密集，有可靠的網(wǎng)絡協(xié)調(diào)控制,，不僅能保證物聯(lián)網(wǎng)的安全性和有效性,，且易于規(guī)劃、管理和監(jiān)控,。物聯(lián)網(wǎng)可直接接入現(xiàn)成的基站里,，拎包入住，圓你一個別墅夢,。

　　為了配合物聯(lián)網(wǎng)之嬌軀亂顛,，2/3/4G網(wǎng)絡開始內(nèi)外兼修，重振雄風,。它增強覆蓋,，降低功耗，減少設備復雜性,，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,，擴大覆蓋范圍，但是,，這終究只是權(quán)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(lián)網(wǎng)領悟到了初夜的遺憾。

　　至于3G(UMTS),，工作頻段更高,，覆蓋范圍小，室內(nèi)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(shù)據(jù)洪流而設計,，一開始并沒有考慮物聯(lián)網(wǎng)需求。

　　講真,，每次聽說LTE要熊抱物聯(lián)網(wǎng),，我就覺得它在死撐。

　　LTE網(wǎng)絡的特點是：設備少,、流量大,。少量的設備較之于海量的數(shù)據(jù)流量，信令流量幾乎可以忽略不計,。

　　物聯(lián)網(wǎng)的特點是：設備多,、流量小。海量的設備較之于零星的數(shù)據(jù)包,，信令流量大爆發(fā),，引起網(wǎng)絡癱瘓也不是不可能的。

　　與物聯(lián)網(wǎng)在一起的LTE面對許多現(xiàn)實的挑戰(zhàn),，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(lián)網(wǎng)業(yè)務和傳統(tǒng)語音,、數(shù)據(jù)業(yè)務共存，當大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設備接入時,，如何避免對傳統(tǒng)業(yè)務的影響?

　　LTE的隨機接入過程(RACH)首先被擺上臺面,。

　　當UE(手機)要和基站(eNodeB)建立數(shù)據(jù)連接時，為了和網(wǎng)絡建立同步,，由UE觸發(fā)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時隙里使用前導序列向eNodeB發(fā)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(qū)有64個前導序列,，分別用于非競爭和競爭的隨機接入。

　　非競爭的隨機接入由網(wǎng)絡控制,，能避免沖突,，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(lián)網(wǎng)業(yè)務,。

　　影響物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務的是基于競爭的隨機接入過程。

　　(1) 前導序列傳輸(Message1)

　　(2) 隨機接入響應(Message2)

　　(3) Message3發(fā)送 (RRC Connection Request)

　　(4) 沖突解決消息(Message4)

　　在基于競爭的隨機接入過程中,，會發(fā)生兩次沖突,。

　　第一次沖突：

　　Message 1：UE隨機發(fā)送前導序列，請求接入,。由于前導序列正交,，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，沖突就會發(fā)生,，導致eNodeB無法檢測到請求,。

　　當然，即使是多臺UE使用相同的前導序列,，因為接收信號強度不同,，eNodeB也可能能檢測到請求。但是,，這會導致eNodeB向多個UE發(fā)送相同的Message2(隨機接入響應),，從而將在Message 3處引發(fā)第二次沖突。

　　第二次沖突：

　　如果不同的UE收到相同的Message2,，那么它們會獲得相同的上行資源,，同時發(fā)送Message3，此時,，第二次沖突發(fā)生,。

　　隨機接入過程成為LTE熊抱物聯(lián)網(wǎng)的第一道挑戰(zhàn)，因為當大量物聯(lián)網(wǎng)設備同時嘗試接入基站時(比如發(fā)生地震時,，某地區(qū)的所有地震監(jiān)測器同時發(fā)出告警),，會出現(xiàn)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。

　　盡管,，為了減小PRACH負荷,，我們可以在每一幀里增加接入調(diào)度，不過,，這會減少數(shù)據(jù)傳輸資源,，導致上行信道數(shù)據(jù)傳輸容量吃緊。

　　還有,，LTE幀中分配RA時隙有限,。同時,，PRACH前導序列采用的Zadoff -Chu序列處理，受限于物聯(lián)網(wǎng)設備的計算能力,。

　　總之,，LTE難以應付大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)設備接入，其引發(fā)的接入時延和接入失敗問題會影響傳統(tǒng)數(shù)據(jù)(和語音)業(yè)務,，當然,，這本身也會影響物聯(lián)網(wǎng)業(yè)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?；旌戏蛛x是前面兩者的混合,。

　　比如Fast Adaptive Slotted Aloha技術(shù)，利用連續(xù)空閑或沖突時隙來估算網(wǎng)絡中激活的物聯(lián)網(wǎng)設備數(shù)量(網(wǎng)絡狀態(tài)),，并迅速更新物聯(lián)網(wǎng)設備的傳輸可能性,，從而減小接入時延。