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长期演进计划（LTE）发展速度超出预期。GSA预测，载至2012年底，全球将有119个LTE网络，在超过50个国家和地区营运。之前，人们曾质疑LTE是不是只能在人口稠密的区域部署，但现在，LTE已成为下一代蜂窝网络技术的实际标准。
事实上，LTE技术正风靡无线通信产业。根据全球移动设备供应商协会(GSA)的数据，截至2012年1月，全球有四十九家运营商已推出商用LTE设备，而有两百八十五家营运商致力于部署商用网络或参与试用或技术测试。
除LTE正经历前所未有的高速发展，无线通信产业还出现另外一个能够重塑行业格局的重大趋势，即机器对机器(M2M)通信设计。如同LTE可让高速无线设备变成可能，M2M技术则能让各种设备，如汽车、咖啡机、输油管与胰岛素帮浦等进行远程通信，令许多产业发生巨变。虽然这两项技术的市场仍在高速发展，但是到目前为止，它们并未融合。
很多行业人士都相信，在不久的将来，各种设备均能够实现无线通信，并且可以预见LTE的高速传输能力将带来许多好处，但是很少有人考虑过两者的融合。
事实上，目前已有很多M2M设备可充分利用LTE网络的优点。但是，即使许多M2M解决方案不需要LTE的速度和低延迟特性，但仍有理由相信LTE将在M2M设备上发挥巨大作用。
本文探讨促使原始设备制造商(OEM)及其他M2M厂商考虑将LTE技术应用到各种通信设备和应用上的各种市场因素。同时，分析阻碍低速率M2M应用使用LTE的一些壁垒，以及M2M厂商改进LTE技术以使其应用到更多设备所采取的措施。
视频应用成LTE M2M市场推动力
当谈及M2M中的LTE技术时，须区别两种M2M设备，一种是利用LTE的高速度和低延迟特性可立即带来性能提升的M2M设备；另一种则是对连接速率要求较低的M2M设备。
第一种设备包括许多M2M应用，尤其是视频应用。将LTE技术应用到此类设备中，能够立即将数据传输速率最高提升至2G技术的一百倍，例如监控或传输视频内容的通信设备。还有一些设备可能将视频与其他技术结合，如数字电子看板借助基于网络的脸部识别技术，确定观看者的年龄和性别，从而根据情况展示相应的广告。
除传输速度快，LTE还有很多优点。LTE的延迟比2G和3G低十倍，因此M2M应用，如工业安全报警和控制、交通系统、医疗设备及语音传输对反应速度的要求很高，那么低延迟特性可满足此类应用的通信要求，而高延迟则无法实现。对于那些对速度、反应以及性能要求很高的应用而言，LTE可提供较前几代蜂窝技术更出色的解决方案。随着LTE网络继续在全球增长，此类M2M设备也将持续发展。
寿命长、扩展性佳 LTE具有成本吸引力
另一种M2M应用是否需要LTE技术呢？如今，很多M2M设备都不需要高性能的LTE技术，而且，第一代LTE嵌入模块的成本依然高于2G和3G蜂窝解决方案，M2M应用的开发商可能会认为投资LTE的理由不太充分。但是从长远来看，即使无需更高的速度，LTE技术也具有很好的商业价值，如使用寿命长。
LTE最重要的一项优势便是使用寿命长，这对于生命周期长的通信设备而言具有重要的意义。自动M2M设备可能需要在工作现场使用超过10年，而工业设备和基础架构的使用时间甚至更长，这些设备在2G网络上也能正常工作，但是此类网络的寿命却会因地区而异。
某些国家和地区的移动网络运营商(MNO)正在逐步终止2G通信服务，例如，一些全球主要的移动网络运营商已撤销2G网络，或者已停止发放2G网络新产品的认证。导致此类结果的因素很难预测，其中包括法规变更、频带不足以及手机宽频用户增加等。
开发M2M设备的OEM认为，根据市场情况来看，2G网络的存续时间可能无法满足设备的预期生命周期，因此须权衡利弊，决定是否采用前期费用较高的LTE模块，投入资金大规模更换网络设备。
LTE的另一项优势是可以在未来缩减成本。作为基于IP的技术，LTE允许移动网络运营商同时使用统一的IP主干网络及定制的标准网络技术，从而简化蜂窝网络的部署、运营和扩展并大幅降低成本。LTE还提供极佳的频谱选择，运营商可以在许多频段或频段组合中采用LTE，同时支持其在所拥有的任何频段中部署下一代服务。最后，较2G网络，LTE的每兆赫信息空间更大。研究指出，即使采用同等的天线和频段，LTE的信息空间也能达到高速下行链路分组接入技术(HSPA+)网络的两倍。上述优势均可降低资本成本和运营成本，从而为MNO降低每位元信息的成本，最终使消费者受益。
与2G和3G网络不同，LTE具备极强的扩展性，现已能支持IPv6位址。随着全球IP位址正在迅速减少，此特性变得愈发重要。IPv6可倍增IP位址空间，让M2M的终极目标物联网变为可能。LTE网络支持IPv6，因此完全可以适应在将来大量部署M2M应用，而支持IPv4和网络位址转换(NAT)的上一代网络则会由于自身局限对M2M应用造成限制。
打破LTE M2M技术壁垒
高效能通信设备已开始使用LTE技术。但是对于低速/低性能M2M应用的开发商而言，仍须打破一些壁垒，才可以让LTE成为开发商的最佳选择。
覆盖区域不同
毫无疑问，LTE将在全球范围内的大型国家和地区网络中部署(而非只在人口稠密区)。然而，由于LTE是一项新技术，因此其覆盖区域仍处于扩张阶段，并不像2G和3G网络一样普及，造成LTE在各地区的覆盖区域有很大差异。
设备成本
对于开发低速率M2M应用的OEM而言，另一个顾虑便是成本问题。LTE技术是一项比2G更复杂的新技术，须对更多频段和频段的组合进行支持，导致更复杂的接收配置和天线设计，因此现阶段LTE模块的初期成本高于2G技术。的确，一些构建低速率M2M解决方案的OEM会认为LTE所采用的组件性能和成本过高，因此LTE目前的标准不是其应用的最佳选择。
某些壁垒随着时间的推进便可自然消除。例如，与其他任何新技术一样，LTE模块及设备的成本将逐步降低。而LTE在一些地区的低覆盖率问题也会随着LTE在全球的部署得以解决。此外，许多MNO正在700MHz等较低频段中使用采用LTE，因此LTE网络室内应用的覆盖程度上，最终可能超出频率更高的3G服务。
目前，网络运营商、LTE技术提供商及标准制定机构正投入大量资源，以期增强LTE技术与各种 M2M应用的兼容性。
降低成本为LTE M2M模块首要目标
LTE拥有更宽、更灵活的频段，这意味着LTE的复杂性会远远高于2G系统。但是，M2M技术提供商正在着力解决LTE过于复杂的问题，从而降低M2M部署的成本。例如，M2M模块开发商正在借助最先进的可调组件技术，让数据机和天线可处理更多、更宽的频段，以解决LTE部署中频段过杂的问题。采用此技术后，毋须使用过多滤波器和其他组件，以及购买昂贵的设备。
此外，很重要的一点是，设备成本只是M2M解决方案总体拥有成本(TCO)的一部分。GSM协会(GSMA)研究显示，硬件成本仅占总体拥有成本的515%，而设备生命周期的累计服务和运营成本将高出许多。
大型LTE供应商正在设法降低M2M应用的总体成本，降低开发和运营成本，如司亚乐推出新的Open AT操作系统，能在不增加处理器的情况下，提供M2M应用所需的所有重要的无线服务、TCP/IP连接及硬件资源，最终简化M2M应用的开发流程。Open AT还利用Eclipse Project，为连接设备提供内嵌M2M语言工具、运行时间、应用编辑器等可简化M2M应用开发的集成式开发环境(IDE)。
包括厂商AirVantage平台在内的M2M全新管理解决方案，同样能提供开发M2M应用及管理设备、订购和相关资产的完整工具。将此类解决方案与智能LTE网关相结合，就能分离M2M管理和蜂窝网络技术，如此一来，OEM和开发商便只须进行一次M2M应用开发，即可在不更改代码的情况下接入2G、3G与4G网络。
为M2M应用优化LTE技术
标准制定机构意识到市场上低速率M2M应用的重要性，以及目前LTE支持标准在运营流程中的局限，因此正在尽力改善LTE协议。目前，整个产业正在加大开发力度以支持一系列具有以下特点的最新低成本LTE设备。
例如数据传输速率低于1Mbit/s，因此只占用计算机前段频宽(如1.5MHz)的一小部分，以及当前最低标准20MHz的极小一部分；使用半双工和单频段接收机，而非全双工及多频段的分集接收机；以及使用较低的传输功率，降低能耗和硬件损耗。
许多LTE供应商正在与标准制定机构紧密合作，以便向市场推出性能显着增强的LTE，最终，将令低速率M2M应用开发商从全新的LTE设备中受益。这类LTE硬件组件数量更少、架构更简单且成本更低，而覆盖区域却丝毫没有缩小。
如需更多详细信息，请参阅第三代伙伴项目(3GPP)规范的R 36.888，以及3GPP研究项目说明的RP-111112。
提升LTE效率和性能
LTE行业的相关厂商正在与标准制定机构紧密合作，希望尽快解决网络堵塞问题。当大量设备同时尝试连接入网时，此问题便会影响包括2G、3G及LTE在内的各类网络的小区站点。在工业及能源M2M应用中，这一点尤其重要，因为此类应用需要在很小的地理区域内部署大量设备。
例如，新标准意在明确“低优先权”M2M设备的工作模式，在其首次尝试接入失败后，延迟再次连接的时间。此外，工程师正在制定新的LTE广播机制，此项机制可以在特定时间内阻止所有低优先权设备接入网络。
此外，标准制定机构还与LTE技术开发商进行合作并制定各种标准，预防网络堵塞或漫游时无法接入网络的情况。例如，标准制定机构正在制定保护机制，从而允许本地用户接入网络而屏蔽漫游用户，这样一来，便可确保在整合网络中，当一个网络瘫痪时，其他网络不会立即陷入堵塞甚至是瘫痪状态。
此外，LTE供应商和标准制定机构加深合作，努力扩大LTE的覆盖区域并将接入蜂窝网络的M2M设备数量降至最少，一种成熟可靠的模式是降低速率以换取更大的覆盖区域。目前，LTE利用更宽的频带提供更高数据传输速率。但是，对于无需更高速率的M2M应用来说，一些频段理论上可用来改善室内穿透性，从而扩大室内M2M系统的覆盖区域。
请注意，虽然所有这些创新方法在理论上均可应用到各种蜂窝网络中，但是出现在LTE网络中的可能性却最高，因为移动网络运营商已经在小区站点中投资部署此项新技术。
司亚乐正与多家相关组织开展合作，以提升M2M设备的能效。在标准蜂窝模块中，能耗大多发生在接收过程。在用户通信中如手机，设置极短的睡眠周期十分重要，因为这些设备需要在非常短的时间内唤醒并接收讯号，这个时间通常不到12秒。但是在许多M2M应用中，设备收到呼叫后几分钟后才连接入网却是普遍现象。
标准制定机构正在更改LTE标准，从而适应这一实际情况，为对延迟要求很低的M2M应用提供更长的睡眠周期。同时，还在不断调整LTE标准，令每个设备均可以设置移动管理的时间。这意味着，工业设备的配套设施无须像手机一样最少每两个小时登入网络并报告其方位，因此无须占用空间和并消耗电池电量。
通信设备和应用本可为无线行业带来革命，但如今，低速率M2M应用和高性能M2M应用正在两条不同的道路上发展。可以利用LTE高速率和高性能的设备正快速接受LTE技术，而大部分低速率应用开发商却仍在使用上一代蜂窝模块。但是，M2M应用的两条发展道路即将融合，最终，OEM和其他M2M相关方将无法忽视LTE使用寿命长、扩展性强且营运高效的特性。
