1948年，現(xiàn)代信息論的奠基人香農(nóng)發(fā)表了《通信的數(shù)學(xué)理論》，標(biāo)志著信息與編碼理論這一學(xué)科的創(chuàng)立。根據(jù)香農(nóng)定理，要想在一個帶寬確定而存在噪聲的信道里可靠地傳送信號，無非有兩種途徑：加大信噪比或在信號編碼中加入附加的糾錯碼。由此奠定了現(xiàn)代通信技術(shù)的理論基礎(chǔ)。

　　物聯(lián)網(wǎng)，從以人為中心轉(zhuǎn)變?yōu)橐匀撕臀餅橹行模_創(chuàng)一個面對海量的聯(lián)接需求全新產(chǎn)業(yè)。隨著萬物互聯(lián)時代的來臨，必然將改變傳統(tǒng)的通信模式，于是5G時代很快就要到來了。

　　【關(guān)于華為5G標(biāo)準(zhǔn)的故事，你不了解的那些技術(shù)意義】

　　今年在通信領(lǐng)域，最激動人心的事情可能要數(shù)華為打破高通壟斷，拿下5G通信的短碼標(biāo)準(zhǔn)這件事情。據(jù)報道：美國當(dāng)?shù)貢r間11月17日凌晨0點45分，在剛剛結(jié)束的3GPP RAN1 87次會議的5G短碼方案討論中，中國華為公司主推的Polar Code（極化碼）方案，從美國主推LDPC，法國主推Turbo2.0兩大競爭對手中脫穎而出，成為5G控制信道eMBB場景編碼方案，而LDPC碼成為數(shù)據(jù)信道的上行和下行短碼方案。

　　據(jù)稱，會議的討論異常激烈，幾乎所有的公司都參與其中，在5G控制信道eMBB場景編碼方案上，以華為主導(dǎo)的中國隊對抗美歐聯(lián)軍，最后還拉了51家公司同簽，力壓LDPC的37家公司，真是一場來之不易、令人欣喜的勝利。

　　當(dāng)年的3G標(biāo)準(zhǔn)之爭以及商用進(jìn)程的博弈給國人上了深刻的一課，國際市場WCDMA、CDMA2000的商用化加速，讓我國的TD-SCDMA遭遇到從產(chǎn)業(yè)鏈到市場的重重困難。

　　有媒體評論認(rèn)為，TD-SCDMA是中國通信技術(shù)第一次跟上了世界的腳步。而TD-LTE技術(shù)的發(fā)展，中國通信技術(shù)第一次成為了世界的主流技術(shù)之一，但其中的核心長碼編碼Turbo碼和短碼咬尾卷積碼，卻不是中國原創(chuàng)的技術(shù)。

　　得標(biāo)準(zhǔn)者得天下

　　在通信行業(yè)，占據(jù)通信行業(yè)金字塔頂尖的不是設(shè)備制造能力，商用能力，而是標(biāo)準(zhǔn)，一個國家在通信標(biāo)準(zhǔn)中有了話語權(quán)也就意味著這個國家在全球通信行業(yè)中擁有了話語權(quán)以及產(chǎn)業(yè)鏈先發(fā)優(yōu)勢，而編碼與調(diào)制被譽(yù)為通信技術(shù)的皇冠，也是通信技術(shù)核心的核心，體現(xiàn)著一個國家通信科學(xué)基礎(chǔ)理論的整體實力。

　　現(xiàn)在，中國華為公司主導(dǎo)的Polar碼最終打破了這個天花板，這既是中國在基礎(chǔ)通信領(lǐng)域多年精心研究的回報，也是中國在通信技術(shù)領(lǐng)域綜合實力不斷提升的寫照。毫不客氣的講，5G物聯(lián)網(wǎng)時代，其技術(shù)產(chǎn)業(yè)是個系統(tǒng)工程，是綜合國力的體現(xiàn)。后發(fā)國家優(yōu)勢突出，劣勢更明顯，培育工匠精神，克制上下忽悠，杜絕全民浮躁，方是成功之道。

　　怎么樣？看完導(dǎo)語和華為5G標(biāo)準(zhǔn)的這段報道，非專業(yè)人士基本上懵逼了吧？什么3GPP，什么Polar Code，還有我們物聯(lián)網(wǎng)今年以來談的最多的NB-IOT和5G等等概念。其實我也同樣，為了徹底搞清楚這些名詞解釋加概念，我想需要補(bǔ)補(bǔ)課了。由于搞物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)系，最初本來我只想整理一下關(guān)于NB-IOT的問題，沒想到，事兒越整越大，需要學(xué)習(xí)和了解的內(nèi)容太多，最后干脆就叫做物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)大全吧，最終整理出來的這些問題，相信都是從事物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的同行們應(yīng)該掌握的基礎(chǔ)知識。有些問題可能很復(fù)雜，需要了解清楚；有些相對就簡單一些，只要你知道概念即可。總之，不管有什么不清楚的問題就來翻閱一下吧。

　　物哥最近正在整理這本《物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)藍(lán)皮書》，因為確實有很多知識點要仔細(xì)學(xué)習(xí)和研究，先摘錄10個大家比較關(guān)注的基本概念吧！這些基本概念不清楚，怎么在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)里面混啊？

　　問題1、什么是物聯(lián)網(wǎng)的通信技術(shù)？

　　從技術(shù)上來說，物聯(lián)網(wǎng)可以分為三層：傳感層、通信層和應(yīng)用層。在通信層中，需要將傳感層采集的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行安全可靠地通信和傳輸。傳輸?shù)男问揭话惴譃橛芯€傳輸和無線傳輸。

　　無線通信是指利用電磁波信號在空間傳播的特性進(jìn)行信息交換的一種通信方式，包括固定體之間的無線通信和移動通信兩大部分。

　　由于物聯(lián)網(wǎng)是建立在多種網(wǎng)絡(luò)融合的基礎(chǔ)之上的，它的信息節(jié)點具有廣泛性和移動性的特點，因此移動通信技術(shù)對于物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展非常關(guān)鍵。

　　我們通常探討的基本上就是近距離無線通信和移動通信技術(shù)，它們是物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)的基石。

　　問題2、什么是近距離無線通信技術(shù)？有什么技術(shù)特征？

　　一般意義上，只要通信收發(fā)雙方通過無線電波傳輸信息，單跳傳輸距離限制在較短（通常最遠(yuǎn)為數(shù)百米）的范圍內(nèi)，就可以稱為近距離無線通信。

　　近距離無線通信的技術(shù)特征包括：1）、無線發(fā)射功率在μW到100mW量級；2）、通信距離在幾厘米到幾百米；3）、使用全向天線和線路板天線；4）、應(yīng)用場景多，特別是頻率資源稀缺情況；5）、不需要申請頻率資源使用許可證；6）、無中心，自組網(wǎng)；7）、電池供電。

　　問題3、 物聯(lián)網(wǎng)中使用較廣泛的近距離無線通信技術(shù)有哪些？

　　當(dāng)前較廣泛的近距離無線通信技術(shù)有無線局域網(wǎng)802.11（Wi-Fi）、藍(lán)牙（Bluetooth）和紅外數(shù)據(jù)傳輸（IrDA），比較有發(fā)展?jié)摿Φ臒o線通信技術(shù)有：ZigBee、NFC、超寬頻（Ultra WideBand）、DECT等。

　　問題4、物聯(lián)網(wǎng)需要什么遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)？

　　在智能家居、工業(yè)數(shù)據(jù)采集等局域網(wǎng)通信場景一般采用短距離通信技術(shù)，但對于廣范圍、遠(yuǎn)距離的連接則需要遠(yuǎn)距離通信技術(shù)，目前全球電信運營商已經(jīng)構(gòu)建了覆蓋全球的移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)。我們熟知的3G、4G以及即將商用的5G都是遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。

　　問題5、什么是低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)LPWAN？

　　LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計。

　　當(dāng)前運營商的2G、3G、4G等蜂窩網(wǎng)絡(luò)雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備有功耗大、成本高等劣勢。當(dāng)初設(shè)計移動蜂窩通信技術(shù)主要是用于人與人的通信。當(dāng)前全球真正承載在移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)上的物與物的連接僅占連接總數(shù)的6%。如此低的比重，主要原因在于當(dāng)前移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)的承載能力不足以支撐物與物的連接。

　　LPWAN技術(shù)正是為滿足物聯(lián)網(wǎng)需求應(yīng)運而生的遠(yuǎn)距離無線通信技術(shù)。

　　問題6、LPWA技術(shù)如何分類？

　　LPWA可分為兩類：一類是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù)；

　　另一類是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù)，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

　　除了我們耳熟能詳?shù)腖oRa、SigFox LTE-M、EC-GSM和NB-IoT外，這一領(lǐng)域也是多家爭鳴的狀態(tài)，還包括NWave、OnRamp、Platanus、Telensa、Weightless、Amber Wireless等。

　　問題7、到底什么是3GPP？

　　3GPP（Third GenerationPartnership Project，第三代合作伙伴計劃）是一個成立于1998年12月的標(biāo)準(zhǔn)化組織。

　　目前其成員包括歐洲的ETSI（European Telecommunications Standards Institute，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化委員會）、日本的ARIB（Association of Radio Industries and Business，無線行業(yè)企業(yè)協(xié)會）和TTC（TelecommunicationsTechnology Committee，電信技術(shù)委員會）、中國的CCSA（China Communications Standards Association，中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會）、韓國的TTA（Telecommunications Technology Association，電信技術(shù)協(xié)會）和北美的ATIS（The Alliancefor Telecommunications Industry Solution，世界無線通訊解決方案聯(lián)盟）。

　　3GPP的目標(biāo)是在ITU的IMT-2000計劃范圍內(nèi)制訂和實現(xiàn)全球性的第三代移動電話系統(tǒng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。它致力于從GSM到UMTS的演化，雖然從2G的GSM到3G的UMTS/WCDMA的演化過程中，空中接口上的差別很大，但由于其核心網(wǎng)采用了GPRS的框架，因此仍然保持有一定的延續(xù)性。

　　問題8、3GPP的組織結(jié)構(gòu)是怎樣的？它是怎么制定標(biāo)準(zhǔn)的？

　　3GPP組織中包括項目合作組（PCG，ProjectCooperation Group）和技術(shù)規(guī)范組（TSG，Technology Standards Group）。

　　其中，PCG主要負(fù)責(zé)3GPP總的管理、時間計劃、工作分配等。而技術(shù)方面的工作則由TSG完成。

　　目前，3GPP包括四個TSG，分別負(fù)責(zé)核心網(wǎng)和終端（CoreNetwork and Terminal，CT）、系統(tǒng)和業(yè)務(wù)方面（Service and System Aspects，SA）、無線接入網(wǎng)（RadioAccess Network，RAN）以及GSM EDGE無線接入網(wǎng)（GSM EDGE Radio Access Network，GERAN）方面的工作。

　　其中，每一個TSG又進(jìn)一步可以分為多個不同的工作組（WG，Work Group），每個WG分別承擔(dān)具體的任務(wù)。例如，SA WG1負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)需求指定，SA WG2負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)架構(gòu)制定、SA WG3負(fù)責(zé)安全方面的問題，SA WG4負(fù)責(zé)編解碼方面的工作。

　　問題9、什么是5G？

　　第五代移動電話行動通信標(biāo)準(zhǔn)，也稱第五代移動通信技術(shù)，外語縮寫：5G是英文fifth-generation的縮寫。也是4G之后的延伸，正在研究中。目前還沒有任何電信公司或標(biāo)準(zhǔn)訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R）的公開規(guī)格或官方文件有提到5G。

　　5G標(biāo)準(zhǔn)可由“關(guān)鍵指標(biāo)“和”一組關(guān)鍵技術(shù)“共同定義。關(guān)鍵指標(biāo)是指Gbps的用戶體驗速率，一組5G的關(guān)鍵技術(shù)包括大規(guī)模天線，超密集組網(wǎng)，新型多址技術(shù)、全頻譜接入及新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。”

　　此前，聯(lián)合國旗下的國際電信聯(lián)盟（簡稱ITU）公布第五代行動網(wǎng)路（5G）標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展的時間表，顯示不論是5G的標(biāo)準(zhǔn)或是相關(guān)系統(tǒng)都將在2020年出爐，而5G將帶來最高20Gbps的傳輸速率。

　　3GPP定義了5G三大場景：eMBB，mMTC和URLLC，eMBB對應(yīng)的是3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業(yè)務(wù)，mMTC對應(yīng)的是大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，而URLLC對應(yīng)的是如無人駕駛、工業(yè)自動化等需要低時延高可靠連接的業(yè)務(wù)。

　　所以實際上華為主導(dǎo)的Polar碼是在5G eMBB場景上的信令信道編碼方案。而不是報道中所誤導(dǎo)的主導(dǎo)5G標(biāo)準(zhǔn)，里面有很多技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的。

　　問題10、什么是NB-IoT？

　　NB-IoT即窄帶物聯(lián)網(wǎng) （Narrow Band-Internet of Things），是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的一種，具有低成本、低功耗、廣覆蓋等特點，定位于運營商級、基于授權(quán)頻譜的低速率物聯(lián)網(wǎng)市場，擁有廣闊的應(yīng)用前景。NB-IoT技術(shù)的六大主要應(yīng)用場景恰恰是現(xiàn)有移動通信很難的支持的場景，包括位置跟蹤、環(huán)境監(jiān)測、智能泊車、遠(yuǎn)程抄表、農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)這些場景。

　　問題11、NB-IOT的發(fā)展?fàn)顩r如何？

　　2016年6月16日，在韓國釜山召開的3GPP RAN全會第72次會議順利結(jié)束。NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）作為3GPP R13一項重要課題，其對應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會批準(zhǔn)，正式宣告這項受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議歷經(jīng)2年多的研究終于經(jīng)全部完成。

　　從2015年9月啟動工作立項到2016年6月凍結(jié)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)度之快反映出需求的迫切。按照規(guī)劃，NB-IoT的3GPP標(biāo)準(zhǔn)核心部分在2016年6月凍結(jié)，2016年9月完成性能部分的標(biāo)準(zhǔn)制定，最后的一致性測試標(biāo)準(zhǔn)也將在2016年12月完成。

　　全球運營商有了基于標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)化工作的成功完成也標(biāo)志著NB-IoT即將進(jìn)入規(guī)模商用階段。在5G商用前的窗口期和未來5G商用后的低成本、低速率市場，NB-IOT將有很大的應(yīng)用空間，一些芯片和模組廠家已經(jīng)計劃在今年支持NB-IOT。

　　問題12、NB-IoT的優(yōu)勢是什么？

　　（1）廣覆蓋，NB-IoT的覆蓋比傳統(tǒng)GSM網(wǎng)絡(luò)好20個DB。如果按照覆蓋面積計算，一個基站可以提供10倍的面積覆蓋；

　　（2）海量聯(lián)接，200KHz頻率下面，借助NB-IoT一個基站可以提供10萬個連接；

　　（3）低功耗，NB-IoT通訊模組電池可以十年獨立工作，而不不需要充電；

　　（4）低成本，NB-IoT模組的成目標(biāo)小于5美金。并且NB-IoT基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，可直接部署于現(xiàn)有的GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，運營商部署成本較低、將實現(xiàn)向4.5G平滑升級；

　　（5）安全性：繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力，支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性；

　　（6）穩(wěn)定可靠：能提供電信級的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應(yīng)用和智慧城市解決方案。