總持有成本優勢亮眼　LTE搶進低速率M2M市場

事實上，LTE發展速度超出預期。GSA預測，至2012年底，全球將有一百一十九個LTE網路，在超過五十個國家和地區營運。之前，人們曾質疑LTE是不是只能在人口稠密的區域部署，但現在LTE已成為下一代蜂巢網路技術的實際標準。

除LTE正經歷前所未有的高速發展，無線通訊產業還出現另外一個能夠重塑行業格局的重大趨勢，即機器對機器(M2M)通訊設計。如同LTE可讓高速無線設備變成可能，M2M技術則能讓各種設備，如汽車、咖啡機、輸油管與胰島素幫浦等進行遠程通訊，令許多產業發生巨變。雖然這兩項技術的市場仍在高速發展，但是到目前為止，它們並未融合。

很多行業人士都相信，在不久的將來，各種設備均能夠實現無線通訊，並且可以預見LTE的高速傳輸能力將帶來許多好處，但是很少有人考慮過兩者的融合。

事實上，目前已有很多M2M設備可充分利用LTE網路的優點。但是，即使許多M2M解決方案不需要LTE的速度和低延遲特性，但仍有理由相信LTE將在M2M設備上發揮巨大作用。

本文探討促使原始設備製造商(OEM)及其他M2M業者考慮將LTE技術應用到各種通訊設備和應用上的各種市場因素。同時，分析阻礙低速率M2M應用使用LTE的一些壁壘，以及M2M業者改進LTE技術以使其應用到更多設備所採取的措施。

視頻應用成LTE M2M市場推動力

當談及M2M中的LTE技術時，須區別兩種M2M設備，一種是利用LTE的高速度和低延遲特性可立即帶來性能提升的M2M設備；另一種則是對連接速率要求較低的M2M設備。

第一種設備包括許多M2M應用，尤其是視頻應用。將LTE技術應用到此類設備中，能夠立即將數據傳輸速率最高提升至2G技術的一百倍，例如監控或傳輸視頻內容的通訊設備。還有一些設備可能將視頻與其他技術結合，如數位電子看板借助基於網路的臉部識別技術，確定觀看者的年齡和性別，從而根據情況展示相應的廣告。

除傳輸速度快，LTE還有很多優點。LTE的延遲比2G和3G低十倍，因此M2M應用，如工業警報和控制、交通系統、醫療設備及語音傳輸對反應速度的要求很高，那麼低延遲特性可滿足此類應用的通訊要求，而高延遲則無法實現。對於那些對速度、反應以及性能要求很高的應用而言，LTE可提供較前幾代蜂巢技術更出色的解決方案。隨著LTE網路繼續在全球增長，此類M2M設備也將持續發展。

壽命長、擴展性佳　LTE總持有成本具吸引力

另一種M2M應用是否需要LTE技術呢？如今，很多M2M設備都不需要高性能的LTE技術，而且，第一代LTE嵌入模組的成本依然高於2G和3G蜂巢解決方案，M2M應用的開發商可能會認為投資LTE的理由不太充分。但是從長遠來看，即使無需更高的速度，LTE技術也具有很好的商業價值，如使用壽命長。

LTE最重要的一項優勢便是使用壽命長，這對於生命週期長的通訊設備而言具有重要的意義。自動M2M設備可能需要在工作現場使用超過10年，而工業設備和基礎架構的使用時間甚至更長，這些設備在2G網路上也能正常工作，但是此類網路的壽命卻會因地區而異。

某些國家和地區的行動網路運營商(MNO)正在逐步終止2G通訊服務，例如，一些全球主要的行動網路運營商已撤銷2G網路，或者已停止發放2G網路新產品的認證。導致此類結果的因素很難預測，其中包括法規變更、頻帶不足以及手機寬頻用戶增加等。

開發M2M設備的OEM認為，根據市場情況來看，2G網路的存續時間可能無法滿足設備的預期生命週期，因此須權衡利弊，決定是否採用前期費用較高的LTE模組，投入資金大規模更換網路設備。

LTE的另一項優勢是可以在未來縮減成本。作為基於IP的技術，LTE允許行動網路運營商同時使用統一的IP主幹網路及定制的標準網路技術，從而簡化蜂巢網路的部署、運營和擴展並大幅降低成本。LTE還提供極佳的頻譜選擇，運營商可以在許多頻段或頻段組合中採用LTE，同時支持其在所擁有的任何頻段中部署下一代服務。最後，較2G網路，LTE的每兆赫訊息空間更大。研究指出，即使採用同等的天線和頻段，LTE的訊息空間也能達到增強版高速封包存取(HSPA+)網路的兩倍。上述優勢均可降低資本成本和運營成本，從而為MNO降低每位元訊息的成本，最終使消費者受益。

與2G和3G網路不同，LTE具備極強的擴展性，現已能支持IPv6位址。隨著全球IP位址正在迅速減少，此特性變得愈發重要。IPv6可倍增IP位址空間，讓M2M的終極目標物聯網變為可能。LTE網路支持IPv6，因此完全可以適應在將來大量部署M2M應用，而支持IPv4和網路位址轉換(NAT)的上一代網路則會由於自身局限對M2M應用造成限制。

打破LTE M2M技術壁壘

高效能通訊設備已開始使用LTE技術。但是對於低速/低性能M2M應用的開發商而言，仍須打破一些壁壘，才可以讓LTE成為開發商的最佳選擇。

某些壁壘隨著時間的推進便可自然消除。例如，與其他任何新技術一樣，LTE模組及設備的成本將逐步降低。而LTE在一些地區的低覆蓋率問題也會隨著LTE在全球的部署得以解決。此外，許多MNO正在700MHz等較低頻段中使用採用LTE，因此LTE網路室內應用的覆蓋程度上，最終可能超出頻率更高的3G服務。

目前，網路運營商、LTE技術提供商及標準制定機構正投入大量資源，以期增強LTE技術與各種 M2M應用的兼容性。

降低成本為LTE M2M模組首要目標

LTE擁有更寬、更靈活的頻段，這意味著LTE的複雜性會遠遠高於2G系統。但是，M2M技術提供商正在著力解決LTE過於複雜的問題，從而降低M2M部署的成本。例如，M2M模組開發商正在借助最先進的可調組件技術，讓數據機和天線可處理更多、更寬的頻段，以解決LTE部署中頻段過雜的問題。採用此技術後，毋須使用過多濾波器和其他組件，以及購買昂貴的設備。

此外，很重要的一點是，設備成本只是M2M解決方案總體擁有成本(TCO)的一部分。GSM協會(GSMA)研究顯示，硬體成本僅占總體擁有成本的515%，而設備生命週期的累計服務和運營成本將高出許多。

大型LTE供應商正在設法降低M2M應用的總體成本，降低開發和運營成本，如司亞樂推出新的Open AT操作系統，能在不增加處理器的情況下，提供M2M應用所需的所有重要的無線服務、TCP/IP連接及硬件資源，最終簡化M2M應用的開發流程。Open AT還利用Eclipse Project，為連接設備提供內嵌M2M語言工具、運行時間、應用編輯器等可簡化M2M應用開發的集成式開發環境(IDE)。

包括廠商AirVantage平台在內的M2M全新管理解決方案，同樣能提供開發M2M應用及管理設備、訂購和相關資產的完整工具。將此類解決方案與智慧LTE網關相結合，就能分離M2M管理和蜂巢網路技術，如此一來，OEM和開發商便只須進行一次M2M應用開發，即可在不更改代碼的情況下接入2G、3G與4G網路。

為M2M應用優化LTE技術

標準制定機構意識到市場上低速率M2M應用的重要性，以及目前LTE支持標準在運營流程中的局限，因此正在盡力改善LTE協議。目前，整個產業正在加大開發力度以支持一系列具有以下特點的最新低成本LTE設備。

例如數據傳輸速率低於1Mbit/s，因此只占用計算機前段頻寬(如1.5MHz)的一小部分，以及當前最低標準20MHz的極小一部分；使用半雙工和單頻段接收機，而非全雙工及多頻段的分集接收機；以及使用較低的傳輸功率，降低能耗和硬體損耗。

許多LTE供應商正在與標準制定機構緊密合作，以便向市場推出性能顯著增強的LTE，最終，將令低速率M2M應用開發商從全新的LTE設備中受益。這類LTE硬體組件數量更少、架構更簡單且成本更低，而覆蓋區域卻絲毫沒有縮小。如需更多詳細訊息，請參閱第三代夥伴計畫(3GPP)規範的R 36.888，以及3GPP研究項目說明的RP-111112。

提升LTE效率和性能

LTE行業的相關業者正在與標準制定機構緊密合作，希望盡快解決網路壅塞問題。當大量設備同時嘗試連接入網時，此問題便會影響包括2G、3G及LTE在內的各類網路的小區站點。在工業及能源M2M應用中，這一點尤其重要，因為此類應用需要在很小的地理區域內部署大量設備。

例如，新標準意在明確「低優先權」M2M設備的工作模式，在其首次嘗試接入失敗後，延遲再次連接的時間。此外，工程師正在制定新的LTE廣播機制，此項機制可以在特定時間內阻止所有低優先權設備接入網路。

此外，標準制定機構還與LTE技術開發商進行合作並制定各種標準，預防網路壅塞或漫遊時無法接入網路的情況。例如，標準制定機構正在制定保護機制，從而允許本地用戶接入網路而屏蔽漫遊用戶，這樣一來，便可確保在整合網路中，當一個網路癱瘓時，其他網路不會立即陷入壅塞甚至是癱瘓狀態。

此外，LTE供應商和標準制定機構加深合作，努力擴大LTE的覆蓋區域並將接入蜂巢網路的M2M設備數量降至最少，一種成熟可靠的模式是降低速率以換取更大的覆蓋區域。目前，LTE利用更寬的頻帶提供更高數據傳輸速率。但是，對於無需更高速率的M2M應用來說，一些頻段理論上可用來改善室內穿透性，從而擴大室內M2M系統的覆蓋區域。

請注意，雖然所有這些創新方法在理論上均可應用到各種蜂巢網路中，但是出現在LTE網路中的可能性卻最高，因為行動網路運營商已經在小區站點中投資部署此項新技術。如需有關此類工作的更多訊息，請參閱3GPP項目設備通訊的系統改進。

司亞樂正與多家相關組織開展合作，以提升M2M設備的能效。在標準蜂巢模組中，能耗大多發生在接收過程。在用戶通訊中如手機，設置極短的睡眠週期十分重要，因為這些設備需要在非常短的時間內喚醒並接收訊號，這個時間通常不到12秒。但是在許多M2M應用中，設備收到呼叫後幾分鐘後才連接入網卻是普遍現象。

標準制定機構正在更改LTE標準，從而適應這一實際情況，為對延遲要求很低的M2M應用提供更長的睡眠週期。同時，還在不斷調整LTE標準，令每個設備均可以設置移動管理的時間。這意味著，工業設備的配套設施毋須像手機一樣最少每兩個小時登入網路並報告其方位，因此毋須占用空間和並消耗電池電量。

通訊設備和應用本可為無線行業帶來革命，但如今，低速率M2M應用和高性能M2M應用正在兩條不同的道路上發展。可以利用LTE高速率和高性能的設備正快速接受LTE技術，而大部分低速率應用開發商卻仍在使用上一代蜂巢模組。但是，M2M應用的兩條發展道路即將融合，最終，OEM和其他M2M相關方將無法忽視LTE使用壽命長、擴展性強且營運高效的特性。

(本文作者為司亞樂技術長)