工业物联网中的专用LTE网络技术

作者 | 万物云联网

责编 | 薄荷茶

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探索和使用高通等技术巨头LTE工业物联网网网络

在过去的30年里，电信行业致力于丰富人与人之间的联系，而在未来的30年里，整个行业将把人与周围的世界联系起来。实现这一愿景的关键部分是5G，5G它将使我们能够使人类历史上最大的技术平台 - 移动 - 通过智能连接平台扩展到几乎所有行业。

但是我们不必等5G开始使用专用网络（private LTE）扩展到工业物联网（industrial IoT）中。我们可以从现在开始专用LTE网络开始了。事实上，今年有企业计划进行相关试验。2017年移动世界大会（MWC）展示了基础Qualcomm Technologies，诺基亚和GE Digital基于行业合作LTE技术专用网络。这一合作将在2017年进行进一步的研究和现场试验。

图1 工业物联网中有各种传感器需要连接

专用LTE网络（private LTE networks）概念并不新鲜，但随着新频谱共享创新和工业4.0概念的诞生，即工业流程的数字化转型和第四次工业革命的发展LTE网络的发展潜力巨大。最近的一项研究表明，到2022年，将会有专门的研究LTE市场规模可能达到170亿美元。今天，我们可以看到从制造业自动化和航运港口到石油、天然气和电力等行业的特殊领域LTE强烈的网络兴趣。

图2 工业物联网（Industrial IoT）应用前景广阔

将专用LTE网络与公共网络分开

图3 将专用LTE网络与公共网络分开

专用LTE该网络的独特概念是，它们将使企业客户能够通过特殊的设备和设置运行自己的本地网络。该方法提供了以下三个主要优点：

1. 本地控制（Locally controlled）：使用专用设备和专用设备LTE网络及其性能与其他用户无关，因此共享网络中不存在突发流量激增等问题。由于企业的生产力必须保持在较高重要，因为企业的生产力必须保持在更高的水平和可预测的水平。拥有本地和专用网络也可以使企业用户完全控制数据。例如，公司可以确保敏感数据不会离开其指定的完整区域。

2. 最优化（Optimized）：通过满足单一公司的需求，可以为公司提供特定的物联网（IoT）定制专用应用LTE网络。这种优化的例子是服务质量（QoS）和移动设置。通过定制的QoS，无论网络负载如何，都可以为关键应用提供一致的服务。通过定制的移动设置，可以优化本地应用程序的行为；例如，当链路故障不太可能发生时，可以更快地重新连接。

3. 轻松部署（Readily deployed）：任何人都可以使用共享和非授权的频谱LTE网络，这使得特殊LTE网络（private LTE networks）部署很简单，让新实体企业享受LTE。这将扩大整个过程LTE生态系统。此外，利用LTE的演进路线图可以允许访问诸如自组织网络（self-organizing networks）并具有自包含或虚拟/托管核心网络的网络架构等功能。
   

使用专用LTE网络的好处

现在我们知道了什么是专用LTE让我们来看看基于网络的使用。LTE专用网络技术的优势。如下图所示，与其他无线本地网络相比，专用LTE网络的主要优点是容量更高，可以支持更多的设备，具有高带宽应用、覆盖范围更远、无缝移动、工业可靠性、一致的延迟和服务质量（QoS），安全，最后但不是最不重要的是，它有多个供应商之间的互操作性和向5G进化路线图。 5G路线图确保专用LTE网络有新5G面向未来的功能解决方案，如实现新的5G新无线电（NR）以及超可靠、超低延迟通信的关键任务应用。

图4 使用专用LTE网络的好处

移动网络运营商可以通过特殊许可证频谱的部分频谱资源提供特殊的LTE这些许可证频谱将继续成为特殊的网络LTE市场的重要组成部分。随着频谱共享的新进展，换句话说，企业可以使用非频谱共享licensed今年早些时候共享频谱资源MulteFire联盟（MulteFire Alliance ，https://www.multefire.org/）发布的MulteFire 1.0规范无许可使用（unlicensed spectrum）此外，最近3个频谱资源铺平了道路GPP关于5也开始了G研究无许可频谱。

这些努力主要集中在无许可证上（unlicensed spectrum）在频谱方面，对共享频谱感到兴奋。在美国，FCC定义了公民宽带无线电业务（CBRS：Citizen Broadband Radio Service），这是3左右.5 GHz频段中的约150 MHz共享频谱。为了支持这个频段的部署LTE技术，业界共同创立了CBRS联盟（CBRS Alliance，https://www.cbrsalliance.org/）。使用MulteFire和CBRS，我们现在有两种可以专用的方法LTE新的网络解决方案 - 全球可用的5 GHz频段的MulteFire和位于美国CBRS频段的LTE-TDD频段。这些解决方案的一个关键新颖之处在于，它们不需要许可频谱，这大大降低了新部署所需的条件，从而向更广泛的生态系统开放了专用LTE网络部署。

行业也在为专用LTE网络应用不遗余力地做好准备，如：

爱立信的开放企业连接（Open Enterprise Connectivity）利用LTE无线电种行业应用的无线电宽带功能，如：

• 关键任务一键通信

• 实时闭路电视监控

• 火车控制

• 乘客信息

• 传感器遥测

这些应用程序可以通过一个单一的应用程序使用LTE运行网络基础设施，最大限度地降低运行多个传统和低容量网络的资本支出成本。 独特的关键任务应用可以通过优先考虑流量和客户独特的覆盖要求来处理。

华为推出了平安城市应用PS-LTE”（Public Safety-LTE (简称PS-LTE））的宽带集群解决方案，PS-LTE大带宽(5/10/20)MHz）和高速率(最高1000Mbps）除语音外，还可提供多媒体集群功能。

图5 华为推出了平安城市应用PS-LTE”

针对公共安全行业LTE逐步确定标准

3GPP是推动LTE标准化的全球组织。2016年3月3GPP已经发布了R13，明确基于PS-LTE的关键特性（MCPTT/IOPS/GCSE_LTE/PROSE），并将在2017年Q1发布R14，明确基于PS-LTE在中国，2014年中国通信标准化协会（CCSA）已完成基于TD-LTE宽带集群通信（B-TrunC）同时制定系列标准，B-TrunC标准已被吸收ITU国际标准。

PS-LTE专用频谱陆续发布

美国、英国、西班牙等国家陆续发布了700M，中东GCC国家发布700/8000M，亚太（韩国700M B28)等国家也在规划中，中国已经发布了1.4G 20MHz频谱。

同时，PS-LTE解决方案产业链不断成熟，PS-LTE业务应用层、集成平台层、管道层和终端层都在加速改进。

图6 蜂窝网络在工业物联网具有独特的优势

总之主用LTE网络技术产业链已经成熟；