物聯網是當下最炙手可熱的科技概念之一。所謂物聯網，本質上是互聯網技術的進一步延伸。傳統的互聯網中，連接的設備主要是PC、手機、平板等個人終端，相當于以“人”為連接對象；隨著技術的發展，未來的物聯網將會連接生產生活中涉及到的幾乎一切設備，也就是將“萬物”作為連接對象。從連接人與人到連接人與物、物與物，這將是互聯網的一場影響深遠的革命。

既然物聯網的目標是連接萬物，物聯網必然要在現有的互聯網，尤其是移動互聯網基礎上進行建設，這樣才能具備廣泛的覆蓋能力和良好的兼容性。因此，物聯網技術從誕生伊始，就與移動互聯網技術是共生共進的關系。在美國高通公司等行業領導者制定移動互聯網的升級標準——千兆級LTE的相關規范時，特別加入了對物聯網的相關支持，并同時制訂了物聯網的兩大標準：Cat-NB1和Cat-M1。基于這兩大標準，物聯網的建設就有了堅實的基礎。隨著千兆級LTE網絡的推廣，物聯網也將迎來爆發式增長的熱潮。

什么是LTE物聯網？

在3GPP開發的4G移動互聯網技術標準第13版（Cat.13）中，引入了一套面向物聯網優化的全新窄帶技術，稱為LTE物聯網。

圖1：LTE物聯網是以LTE移動互聯網為基礎的物聯網技術標準

與傳統的個人計算設備不同，接入物聯網的設備對聯網帶寬的要求往往較低，更加重視長時間工作的穩定性、持續性，同時希望聯網消耗的電力與相關的成本盡可能減少。在這樣的背景下，高通公司主導提出了能夠高效支持較低數據速率應用的兩個全新用戶設備（UE）類別，分別適用于LTE Cat-M1（eMTC）和LTE Cat-NB1（NB-IoT）標準。前者可以提供廣泛的物聯網應用覆蓋，并且令物聯網設備具備一定的計算能力，而后者針對低成本物聯網應用場景進一步縮減了成本和功率。

圖2：LTE物聯網的兩大標準，Cat-M1與Cat-NB1

Cat-M1和Cat-NB1都是4G LTE路線圖的一部分，設計為與現有的LTE基礎設施、頻譜和設備共存。LTE物聯網帶來了諸多改進，包括降低復雜性支持更低成本的設備、提供更節能的低功率模式，并使用全新的先進傳輸技術深化覆蓋面。LTE物聯網的核心網絡也進行了加強，能夠更高效地處理以物聯網為中心的流量，支持海量的設備連接。

Cat-M1與Cat-NB1標準詳解

高通公司研發的MDM9206雙模物聯網芯片是最早同時支持LTE物聯網兩大規范的物聯網芯片產品，簡單來說就是物聯網界的“全網通”產品。以這款芯片為例，我們來具體了解一下Cat-M1與Cat-NB1兩種標準的技術細節。

Cat-M1

LTE Cat-M1又稱eMTC（增強型機器類型通信），其目的是提供最廣泛的物聯網功能。其最高可實現1Mbps的數據速率，但只在4G LTE移動互聯網頻譜中使用1.4MHZ設備帶寬。

Cat-M1可以和現有的LTE常規流量全面共存，也支持語音（VoLTE）連接，并具備有限到完全的移動性。在增強型覆蓋模式中，Cat-M1還可以獲得15db的信號提升，增強信號的穿透能力與覆蓋面。

例如，配備MDM9206物聯網芯片的一種生產線自動巡查小車能夠在1Mbps的通信速率下與控制室連接，將傳感器獲得的生產線圖像數據乃至音頻信號實時回傳到位；小車在高速移動時也能保持良好的連接性能，且在進入室內結構較復雜、信號不佳的廠區時仍舊可以在增強型覆蓋模式的幫助下保持通信。工廠并不需要單獨廠內的物聯網設備建立私有無線局域網，因為4G LTE網絡已經在廠區內有著良好的覆蓋。

圖3：兩大物聯網標準與LTE常規標準之間的對比

Cat-NB1

LTE Cat-NB1又稱NB-IoT（窄帶物聯網）。與Cat-M1相比，Cat-NB1進一步降低了設備復雜性并擴展了網絡覆蓋面，從而應對低端物聯網使用場景的需求。

Cat-NB1使用窄帶工作，僅在LTE網絡中消耗200Khz的設備帶寬，實現數十kbps的數據速率。與Cat-M1相比，Cat-NB1犧牲了數據速率和功能（無移動能力和語音支持），但信號有5db的額外增益，覆蓋面更加廣泛。

例如，一種配備MDM9206物聯網芯片的固定式道路傳感器安裝在常見的路燈基座中，可以收集周圍路面的噪聲、空氣質量、車流量等數據，并通過LTE物聯網間隔地傳回市政數據庫。由于Cat-NB1的覆蓋面優勢，這種傳感器可以安裝在非常偏遠的道路旁，而無需市政部門為其提供額外的網絡建設支持。

雙模物聯網——開啟物聯網普及大門的鑰匙

從上文的介紹中我們能夠注意到，雖然兩種物聯網標準有著較大的區別，適用于不同的應用場景，但是高通公司的MDM9206物聯網芯片卻可以同時支持這兩大標準，兼容兩類應用環境。這就是高通公司在物聯網芯片方面的重要創新：雙模物聯網技術。

物聯網芯片是設備接入物聯網的關鍵，相當于移動互聯網終端的調制解調器，其重要性不言而喻。但相較移動終端，物聯網設備對物聯網芯片的功率、成本都有非常嚴格的約束，這就對物聯網芯片的水平提出了很高的要求。

與此同時，兩大物聯網應用場景并不是互斥的。事實上，很多物聯網設備需要經常在移動/高速率與固定/低速率兩種工作狀態間來回切換，這就意味著它們需要同時兼容兩種物聯網標準，并在兩種網絡間迅速、無縫地切換。例如，遠程傳感器在平時以低速模式間斷傳輸常規數據，遇到突發事件時就要切換到高速模式，實時傳送視頻、音頻等復雜信息；共享單車在騎行狀態下以移動模式與控制中心通信，而停放時則切換到固定模式以節約電力，等等。

另外，在運營商部署LTE物聯網的過程中，Cat-M1與Cat-NB1兩大標準的推廣并不是完全同步的。可能出現的情況是，某些地區先上馬了M1，某些地區則先推廣了NB1。因此，業務范圍廣泛的企業在部署物聯網設備時，更需要考慮大批量采購的設備對兩種規范的良好兼容性，以降低部署成本和難度。

因此，開發物聯網設備的企業要使自己的產品具備競爭優勢，獲得更多客戶的青睞并迅速推廣，就需要為設備同時提供對兩種物聯網規范的良好支持能力，同時還要保持較低的成本和設備功耗。顯然，實現這一目標的關鍵就在于物聯網芯片。

高通公司的雙模物聯網芯片正是在預見到了這一市場趨勢而研發的產品。MDM9206雙模物聯網芯片在單芯片內實現了對Cat-M1和Cat-NB1的完整支持，同時具備出色的可靠性、足夠低的功耗和非常有競爭力的全壽命期成本。

圖4：高通MDM9206雙模物聯網芯片參數

MDM9206同時支持TDD和FDD兩大LTE標準，使設備可以兼容不同國家、不同運營商的LTE網絡；支持GPS、GLONASS、北斗和伽利略幾大衛星定位技術，在各大洲都能有出色的定位能力；基于Cortex-A7核心的處理器最高工作在1.3GHZ，兼具性能和低功耗特性；同時支持Linux和ThreadX軟件平臺，兼容性更出色。此外，MDM9206還支持高通受信任執行環境、加密引擎、安全啟動等多項安全功能，保護物聯網設備不受惡意攻擊等網絡威脅的影響。

在MDM9206雙模物聯網芯片的支持下，物聯網設備就能在全球各國的各種環境、各種LTE標準、定位標準、軟件開發環境下都發揮出色的連接能力。研發一款物聯網設備，立刻就能推銷到全球數十個重要市場，大大增強了設備開發企業的競爭力，顯著降低了企業研發、推廣中的市場風險。

與此同時，雙模物聯網芯片的普及也將明顯降低運營商在推廣LTE物聯網，進行相關建設時的難度。運營商可以根據自身的能力與各地區的具體情況更加靈活地安排網絡建設，而不用太過顧及物聯網設備的兼容性。高通公司也在與運營商合作，為他們增強LTE網絡對物聯網的核心支持能力，更好地適應物聯網設備的聯網需求。

圖5：已經有諸多物聯網設備研發企業選擇了高通公司MDM9206雙模物聯網芯片

解決了運營商與物聯網設備開發企業的需求痛點，物聯網推廣、普及的最大障礙就不復存在了。由此可見，高通公司的雙模物聯網芯片是開啟物聯網時代的關鍵環節，其對整個產業的良性發展是至關重要的。相比之下，競爭對手的單模物聯網芯片基本上不具備實用性，難以適應物聯網時代的復雜需求，事實上已經被市場淘汰。

物聯網時代前瞻：萬物互連

在成功推出雙模物聯網技術與MDM9206物聯網芯片后，高通公司又將眼光轉向了未來的物聯網技術發展。

圖6：5G物聯網愿景

預計在2019年開始部署的5G移動互聯網技術將為物聯網帶來更大的機遇。5G將是連接新行業、支持新服務并營造新用戶體驗的更強大統一連接平臺，而物聯網將是5G不可或缺的一部分。

圖7：高通公司在5G物聯網技術中的創新

高通公司已經在5G路線圖中引入了多項關于物聯網支持的增強技術，包括RSMA（資源擴展多址接入）、多跳網狀網、廣域網管理、關鍵任務控制物聯網服務等多項創新。在這些技術的幫助下，5G時代的物聯網將具備前所未有的強大能力，支持海量級的物聯網設備，完全實現萬物互連的偉大愿景。

與此同時，可以預計在下一個十年，高通公司將主導物聯網時代的發展和普及過程，在物聯網產業中占據最重要的地位。高通公司的夢想——從連接人與萬物到連接萬物，也將在不久的將來成為現實，使我們的生活更加美好和便利。