圖1、專用LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)能夠支持實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

高通等技術(shù)巨頭探索使用專用LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)

在過去30年電信行業(yè)致力于實(shí)現(xiàn)豐富人與人之間的連接，而在未來30年，整個行業(yè)將會實(shí)現(xiàn)把人連接到他們周圍的世界中。而實(shí)現(xiàn)這一愿景的關(guān)鍵部分是5G，5G將使我們能夠?qū)⑷祟悮v史上最大的技術(shù)平臺-移動-擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)中，包括每個對象以及通過智能連接平臺的每個連接中。但是我們不必等到5G才開始使用專用網(wǎng)絡(luò)（private LTE）來擴(kuò)展到工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（industrial IoT）中。我們可以從現(xiàn)在的專用LTE網(wǎng)絡(luò)就開始。而事實(shí)上，今年已經(jīng)有企業(yè)有計劃要進(jìn)行相關(guān)的試驗。在2017年的移動世界大會（MWC）上展示了基于Qualcomm Technologies，諾基亞和GE Digital之間行業(yè)合作的基于LTE技術(shù)的專用網(wǎng)絡(luò)。這一合作將在2017年進(jìn)行進(jìn)一步的研究和現(xiàn)場試驗。

圖2、在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中有各種傳感器有待連接

專用LTE網(wǎng)絡(luò)（private LTE networks）的概念并不新鮮，但隨著新的頻譜共享創(chuàng)新和“工業(yè)4.0”概念的誕生，即工業(yè)流程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和第四次工業(yè)革命的發(fā)展，專有LTE網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹Ｗ罱囊豁椦芯勘砻?，?022年，專用LTE網(wǎng)絡(luò)的市場規(guī)?？赡軙_(dá)到170億美元。今天，我們可以看到從制造業(yè)自動化和航運(yùn)港口到石油和天然氣以及電力等各個行業(yè)領(lǐng)域?qū)Ｓ肔TE網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)烈興趣。

圖3、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（Industrial IoT）應(yīng)用前景廣闊

將專用LTE網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)分開

圖4、將專用LTE網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)分開

專用LTE網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)特概念是，它們將使企業(yè)客戶能夠通過專用設(shè)備和設(shè)置來運(yùn)行自己的本地網(wǎng)絡(luò)。這種方法提供了以下三個主要的優(yōu)點(diǎn)：

1、本地控制（Locally controlled）：通過使用專用設(shè)備，專用LTE網(wǎng)絡(luò)及其性能與其他用戶無關(guān)，因此不存在共享網(wǎng)絡(luò)中可能發(fā)生的突發(fā)的流量激增等問題。這種效果對工業(yè)和企業(yè)的應(yīng)用來說至關(guān)重要，因為企業(yè)的生產(chǎn)力必須保持在較高的水平以及可預(yù)測的水平之上。擁有本地和專用網(wǎng)絡(luò)也可以使企業(yè)用戶能夠完全控制數(shù)據(jù)。例如，公司可以確保敏感數(shù)據(jù)不會離開其所劃定的完全區(qū)域。

2、最優(yōu)化（Optimized）：通過滿足某個單一公司的需求，可以為該公司的特定物聯(lián)網(wǎng)（IoT）應(yīng)用量身定制專用的LTE網(wǎng)絡(luò)。這種優(yōu)化的示例是服務(wù)質(zhì)量（QoS）和移動性設(shè)置。通過定制的QoS，無論網(wǎng)絡(luò)負(fù)載如何，都可以為關(guān)鍵應(yīng)用提供一致的服務(wù)。通過定制的移動設(shè)置，可以針對本地應(yīng)用來優(yōu)化其行為；例如，在不太可能發(fā)生鏈路故障的情況下執(zhí)行更快的重新連接。

3、輕松部署（Readily deployed）：使用共享的和非授權(quán)的頻譜可供任何人使用專用LTE網(wǎng)絡(luò)，這使得專用LTE網(wǎng)絡(luò)（private LTE networks）的部署非常簡單，同時這使得新實(shí)體企業(yè)能夠享受LTE。這將擴(kuò)大整個LTE生態(tài)系統(tǒng)。此外，利用LTE的演進(jìn)路線圖可以允許訪問諸如自組織網(wǎng)絡(luò)（self-organizing networks）以及具有自包含或者虛擬/托管核心網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)等功能。

使用專用LTE網(wǎng)絡(luò)的好處

現(xiàn)在我們知道了什么是專用LTE網(wǎng)絡(luò)，那讓我們看看使用基于LTE技術(shù)的專用網(wǎng)絡(luò)的好處吧。如下圖所示，與其它無線本地網(wǎng)絡(luò)相比，專用LTE網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點(diǎn)是：更高的容量從而能夠支持更多設(shè)備，同時具有高帶寬應(yīng)用，更遠(yuǎn)的覆蓋范圍，無縫的移動性，工業(yè)級的可靠性，一致的延遲和服務(wù)質(zhì)量（QoS），安全性，最后但并非最不重要的是，其所具有多個供應(yīng)商之間的互操作性以及向5G演進(jìn)的路線圖。 5G的路線圖確保了專用LTE網(wǎng)絡(luò)是具有新5G功能的面向未來的解決方案，例如能夠?qū)崿F(xiàn)新的5G新無線電（NR）和具有超可靠和超低延遲通信的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。

圖5、使用專用LTE網(wǎng)絡(luò)的好處

移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以通過專用其許可證頻譜的一部分頻譜資源來提供專用的LTE網(wǎng)絡(luò)，這些許可證頻譜將是并將繼續(xù)成為專用LTE市場的重要組成部分。隨著新的關(guān)于頻譜共享的進(jìn)展，換句話說是企業(yè)可以使用非licensed和共享頻譜資源，今年早些時候MulteFire聯(lián)盟（MulteFire Alliance）發(fā)布的MulteFire 1.0規(guī)范將為使用無許可（unlicensed spectrum）的頻譜資源鋪平道路，另外最近3GPP也開始了一項關(guān)于5G無許可頻譜的研究。

這些努力主要集中在無許可（unlicensed spectrum）的頻譜上，但業(yè)界最近也對共享頻譜感到興奮。在美國，F(xiàn)CC已經(jīng)定義了公民寬帶無線電業(yè)務(wù)（CBRS：Citizen Broadband Radio Service），這是一個大約3.5 GHz頻段中的約150 MHz的共享頻譜。為了支持在這一頻段部署LTE技術(shù)，業(yè)界共同創(chuàng)立了CBRS聯(lián)盟（CBRS Alliance）。使用MulteFire和CBRS，我們現(xiàn)在有兩種可用于專用LTE網(wǎng)絡(luò)的新解決方案 - 全球可用的5 GHz頻段的MulteFire和位于美國的CBRS頻段的LTE-TDD頻段。這些解決方案的一個關(guān)鍵的新穎之處在于它們不需要許可頻譜，這大大降低了新部署所需要的條件，從而向更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)開放了專用LTE網(wǎng)絡(luò)的部署。

行業(yè)也在為專用LTE網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不遺余力地做好準(zhǔn)備，例如：

愛立信的開放企業(yè)連接（Open Enterprise Connectivity）利用LTE無線電的寬帶功能實(shí)現(xiàn)多種行業(yè)應(yīng)用，如：

關(guān)鍵任務(wù)一鍵通通信，

實(shí)時閉路電視監(jiān)控，

火車控制，

乘客信息

傳感器遙測。

這些應(yīng)用可以通過一個單一的LTE網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)來運(yùn)行，從而最大限度地減少運(yùn)營多個傳統(tǒng)和低容量網(wǎng)絡(luò)的資本支出成本。 企業(yè)連接可以通過優(yōu)先考慮流量以及客戶的獨(dú)特覆蓋要求來處理獨(dú)特的關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用。

華為推出了面向平安城市應(yīng)用的“PS-LTE”（Public Safety-LTE (簡稱PS-LTE））的寬帶集群解決方案，PS-LTE具有大帶寬（5/10/20MHz）和高速率（最高100Mbps）等優(yōu)點(diǎn)，除滿足語音外，還能提供多媒體集群功能。

圖6、華為推出了面向平安城市應(yīng)用的“PS-LTE”

針對公共安全行業(yè)的LTE標(biāo)準(zhǔn)逐步確定

3GPP是推動LTE標(biāo)準(zhǔn)化的全球組織。2016年3月3GPP已經(jīng)發(fā)布了R13，明確基于PS-LTE的關(guān)鍵特性（MCPTT/IOPS/GCSE_LTE/PROSE），并將在2017年Q1發(fā)布R14，明確基于PS-LTE的緊急視頻和緊急數(shù)據(jù)等關(guān)鍵特性；在中國，2014年中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（CCSA）已完成基于TD-LTE的寬帶集群通信（B-TrunC）系列標(biāo)準(zhǔn)的制定，同時B-TrunC標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)被吸納為ITU國際標(biāo)準(zhǔn)。

PS-LTE專用頻譜陸續(xù)發(fā)放

美國、英國、西班牙等國家陸續(xù)發(fā)布了700M，中東GCC國家發(fā)布了700/800M，亞太（韓國700M B28）等國家也在規(guī)劃中，而中國已經(jīng)發(fā)布了1.4G 20MHz頻譜。

同時，PS-LTE解決方案產(chǎn)業(yè)鏈不斷成熟，PS-LTE的業(yè)務(wù)應(yīng)用層、融合平臺層、管道層和終端層等都在加速完善。

圖6、在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)中蜂窩網(wǎng)絡(luò)具有獨(dú)特優(yōu)勢

總之主用LTE網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)成熟；