物聯網是決定未來經濟的關鍵技術。無所不在的萬物互聯終將成為現實。然而，無所不在的物聯網覆蓋，沒那么容易。

　　ZigBee/6LoWPAN或IEEE 802.11ah等物聯網技術，僅適于短距離物聯網覆蓋，且無法保證可靠的網絡協調控制。衛星通信的成本讓人望而卻步，能耗高，且無法抵達室內。

　　時代在召喚，蜂窩網絡瀟灑走過來。

　　物聯網嬌軀一震，勾搭上了已覆蓋全球的2/3/4G網絡，跟他在一起可以至少少奮斗十年。

　　2/3/4G網絡就像富一代，成熟穩重，溫柔多金，還特有安全感。它網絡覆蓋廣，分布密集，有可靠的網絡協調控制，不僅能保證物聯網的安全性和有效性，且易于規劃、管理和監控。物聯網可直接接入現成的基站里，拎包入住，圓你一個別墅夢。

　　為了配合物聯網之嬌軀亂顛，2/3/4G網絡開始內外兼修，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網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是為數據洪流而設計，一開始并沒有考慮物聯網需求。

　　講真，每次聽說LTE要熊抱物聯網，我就覺得它在死撐。

　　LTE網絡的特點是：設備少、流量大。少量的設備較之于海量的數據流量，信令流量幾乎可以忽略不計。

　　物聯網的特點是：設備多、流量小。海量的設備較之于零星的數據包，信令流量大爆發，引起網絡癱瘓也不是不可能的。

　　與物聯網在一起的LTE面對許多現實的挑戰，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，物聯網業務和傳統語音、數據業務共存，當大規模物聯網設備接入時，如何避免對傳統業務的影響?

　　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)建立數據連接時，為了和網絡建立同步，由UE觸發隨機接入過程。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。這不影響物聯網業務。

　　影響物聯網業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，會發生兩次沖突。

　　第一次沖突：

　　Message 1：UE隨機發送前導序列，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發送相同的Message2(隨機接入響應)，從而將在Message 3處引發第二次沖突。

　　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，同時發送Message3，此時，第二次沖突發生。

　　隨機接入過程成為LTE熊抱物聯網的第一道挑戰，因為當大量物聯網設備同時嘗試接入基站時(比如發生地震時，某地區的所有地震監測器同時發出告警)，會出現信令尖峰，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度，不過，這會減少數據傳輸資源，導致上行信道數據傳輸容量吃緊。

　　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，受限于物聯網設備的計算能力。

　　總之，LTE難以應付大規模物聯網設備接入，其引發的接入時延和接入失敗問題會影響傳統數據(和語音)業務，當然，這本身也會影響物聯網業務。

　　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。混合分離是前面兩者的混合。

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