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物聯網發展 需以頻譜資源有效供給為前提
作者：何廷潤
來源：來源網絡(侵權刪)
日期：2010-01-18 09:30:56
摘要：但物聯網未來將應用于無法準確估量的行業和場景，必然將產生海量終端，形成遠遠大于人與人通信互聯的移動通信與無線接入的數據量，到那時，頻譜資源的短缺將成為物聯網難以克服的瓶頸。
在最近召開的“2010年中國通信產業發展形勢報告會”上，物聯網成為了2009年中國通信產業十大關鍵詞之一，而目前，基于物聯網的業務應用已經在交通、農業、物流等行業中開始實施。
但物聯網還處在產業發展初期，仍有許多瓶頸等待突破。其中，作為支撐物聯網發展的主要資源—無線電頻譜，尚未受到業界的高度重視，甚至有些輿論認為目前我國己分配的移動通信和無線接入頻率可以滿足未來物聯網的需求。
但物聯網未來將應用于無法準確估量的行業和場景，必然將產生海量終端，形成遠遠大于人與人通信互聯的移動通信與無線接入的數據量，到那時，頻譜資源的短缺將成為物聯網難以克服的瓶頸。
物聯網是頻譜“饕餮”大戶
網絡層是物聯網的中間環節，也是最重要的環節。而物聯網無處不在的特點，使得有線傳輸受到很大限制，移動網絡和寬帶無線接入將成為物聯網的主要傳輸方式。而物聯網信息交互與傳輸以無線為主的特點，注定了它將成為頻譜資源需求的大戶。
首先，物聯網的業務規模是通信業無法比擬的。據Forrester預測，到2020年，物物互聯業務與現有人人通信互聯的比例將達到30：1，即可能從 60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體。有專家以家居應用為例，一個家庭布設幾十個甚至上百個傳感網終端或節點并不為過，但一個人不會隨身攜帶幾十部手機。除家庭之外，物聯網還有眾多行業應用，其規模一定遠遠大于移動通信。因此，當物聯網正式實現，有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起時，其對頻譜的需求絕不是如今己分配的移動通信和無線接入頻率所能承載的。
第二，目前物聯網應用一般是小流量的M2M應用，比如路燈管理、水質監測等，所需要傳輸的數據量很小，原有的2G網絡足以實現對這些數據量的支撐。同時，物聯網涉及的控制、計費、支付，實際上都不會占用大量帶寬，目前有充足的頻譜資源支撐建設物聯網。
但是，物聯網也有大量占用高帶寬的應用，比如平安城市、公共交通等以視頻圖像為主的監控業務。以北京公交系統視頻監控業務為例，目前北京有3萬多輛公交車，如果每輛公交車上面布設4個攝像頭，則3萬輛公交車的數據總量預計將達到約180Gbit/s，且對圖像的連續性和實時性有較高要求，所以傳輸頻譜需求絕不是目前2G、3G甚至未來4G可以輕松承載的。
第三，物聯網的識別層將信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等與網絡連接在一起，方便識別和管理，而這種連接將采用低功率技術，其中最被推崇的是Wi-Fi技術。
如果將Wi-Fi用于物聯網，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前己分配的頻譜總量。按照預測，我國到2020年在設定150人同時使用Wi-Fi，其速率為200Kbit/s，每用戶忙時呼叫次數為0.15，每戶平均呼叫時長為3000s的情況下，上下行共需2500MHz頻率。而Wi-Fi用于物聯網，在一個小區內的物品或設備數量可能遠遠多于150個，而且實時在線的比例更高，其頻譜需求也將超過2500MHz，成為名符其實的用頻“大戶”。
第四，至今物聯網的流量模型并沒有權威研究結果，它肯定既不同于互聯網流量模型，也不會等同于移動通信的流量模型。但是，物聯網的規模巨大，盡管有些業務每次傳輸的數據量不一定非常大，甚至只有幾十個字節，但是必須一次傳輸成功，有著非常實時的傳輸要求。另外，移動蜂窩網絡著重考慮用戶數量，而物聯網數據流量具有突發特性，可能會造成大量用戶堆積在熱點區域，引發網絡擁塞或者資源分配不平衡。這些都會造成物聯網對頻譜的需求方式和規劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯網不存在頻譜資源的制約。
物聯網頻譜需求 解決難度遠大于4G
移動網絡將是物聯網的信息傳輸與交互的主體。
我國己為2G和3G移動通信規劃和分配了525MHz頻率，到2009年10月承載的移動用戶己達6.27億戶，而且可以滿足3G業務繼續發展的需要。預測我國4G頻譜的需求，到2020年在兩個運營商的前提下需要繼續增加800～1100MHz頻率。根據2007年世界無線通信大會決議，我國為4G確定了450～470MHz、698～806MHz、 2300～2400MHz和3400～3600MHz共448MHz頻率，按照預測我國4G還需要的352～1152MHz頻率尚無著落。而且以上頻譜都是按照4G的用戶流量模型為人與人的通信而設計的，并不包括物聯網的頻譜需求，因此解決物聯網的頻譜需求的難度遠遠大于4G。
物聯網對以Wi-Fi為首的低功率、短距離無線接入的頻譜需求與己有頻率資源之間同樣存在很大差距。例如，我國至今在非授權的2.4GHz和5.8GHz 頻段為Wi-Fi分配了208.5MHz頻率，與到2020年Wi-Fi人與人通信所需的2500MHz頻率尚存巨大缺口，如果加上物聯網的頻譜需求，其頻率缺口更大，而至今并無彌補的措施和辦法。
當然，解決物聯網頻譜需求緊缺難題，采用逐步成熟的動態頻譜分配方式是比較有效的途徑，但必然帶來對傳統頻譜管理體制和方式的重大變革，其中未知因素難以預料。
總之，頻譜是物聯網存在和發展的重要基礎資源，但業界對物聯網頻譜資源需求及面臨困難的研究遠遠落后于其他方面，必然成為阻礙物聯網發展的“難點”。萬事預則立，希望國家及產業層面盡早將物聯網頻譜資源納入規劃，在國際上如同積極參與物聯網的概念設計、框架規劃、標準制定一樣，使其成為掌握物聯網頂層話語權的重要部分。
但物聯網還處在產業發展初期，仍有許多瓶頸等待突破。其中，作為支撐物聯網發展的主要資源—無線電頻譜，尚未受到業界的高度重視，甚至有些輿論認為目前我國己分配的移動通信和無線接入頻率可以滿足未來物聯網的需求。
但物聯網未來將應用于無法準確估量的行業和場景，必然將產生海量終端，形成遠遠大于人與人通信互聯的移動通信與無線接入的數據量，到那時，頻譜資源的短缺將成為物聯網難以克服的瓶頸。
物聯網是頻譜“饕餮”大戶
網絡層是物聯網的中間環節，也是最重要的環節。而物聯網無處不在的特點，使得有線傳輸受到很大限制，移動網絡和寬帶無線接入將成為物聯網的主要傳輸方式。而物聯網信息交互與傳輸以無線為主的特點，注定了它將成為頻譜資源需求的大戶。
首先，物聯網的業務規模是通信業無法比擬的。據Forrester預測，到2020年，物物互聯業務與現有人人通信互聯的比例將達到30：1，即可能從 60億人口擴展到500億乃至上萬億的機器和物體。有專家以家居應用為例，一個家庭布設幾十個甚至上百個傳感網終端或節點并不為過，但一個人不會隨身攜帶幾十部手機。除家庭之外，物聯網還有眾多行業應用，其規模一定遠遠大于移動通信。因此，當物聯網正式實現，有超過500億以上的終端需要通過無線方式連接在一起時，其對頻譜的需求絕不是如今己分配的移動通信和無線接入頻率所能承載的。
第二，目前物聯網應用一般是小流量的M2M應用，比如路燈管理、水質監測等，所需要傳輸的數據量很小，原有的2G網絡足以實現對這些數據量的支撐。同時，物聯網涉及的控制、計費、支付，實際上都不會占用大量帶寬，目前有充足的頻譜資源支撐建設物聯網。
但是，物聯網也有大量占用高帶寬的應用，比如平安城市、公共交通等以視頻圖像為主的監控業務。以北京公交系統視頻監控業務為例，目前北京有3萬多輛公交車，如果每輛公交車上面布設4個攝像頭，則3萬輛公交車的數據總量預計將達到約180Gbit/s，且對圖像的連續性和實時性有較高要求，所以傳輸頻譜需求絕不是目前2G、3G甚至未來4G可以輕松承載的。
第三，物聯網的識別層將信息傳感設備，如射頻識別（RFID）裝置、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等與網絡連接在一起，方便識別和管理，而這種連接將采用低功率技術，其中最被推崇的是Wi-Fi技術。
如果將Wi-Fi用于物聯網，Wi-Fi的頻譜需求將大大超過目前己分配的頻譜總量。按照預測，我國到2020年在設定150人同時使用Wi-Fi，其速率為200Kbit/s，每用戶忙時呼叫次數為0.15，每戶平均呼叫時長為3000s的情況下，上下行共需2500MHz頻率。而Wi-Fi用于物聯網，在一個小區內的物品或設備數量可能遠遠多于150個，而且實時在線的比例更高，其頻譜需求也將超過2500MHz，成為名符其實的用頻“大戶”。
第四，至今物聯網的流量模型并沒有權威研究結果，它肯定既不同于互聯網流量模型，也不會等同于移動通信的流量模型。但是，物聯網的規模巨大，盡管有些業務每次傳輸的數據量不一定非常大，甚至只有幾十個字節，但是必須一次傳輸成功，有著非常實時的傳輸要求。另外，移動蜂窩網絡著重考慮用戶數量，而物聯網數據流量具有突發特性，可能會造成大量用戶堆積在熱點區域，引發網絡擁塞或者資源分配不平衡。這些都會造成物聯網對頻譜的需求方式和規劃方式有別于己有的無線通信，所以不能輕言物聯網不存在頻譜資源的制約。
物聯網頻譜需求 解決難度遠大于4G
移動網絡將是物聯網的信息傳輸與交互的主體。
我國己為2G和3G移動通信規劃和分配了525MHz頻率，到2009年10月承載的移動用戶己達6.27億戶，而且可以滿足3G業務繼續發展的需要。預測我國4G頻譜的需求，到2020年在兩個運營商的前提下需要繼續增加800～1100MHz頻率。根據2007年世界無線通信大會決議，我國為4G確定了450～470MHz、698～806MHz、 2300～2400MHz和3400～3600MHz共448MHz頻率，按照預測我國4G還需要的352～1152MHz頻率尚無著落。而且以上頻譜都是按照4G的用戶流量模型為人與人的通信而設計的，并不包括物聯網的頻譜需求，因此解決物聯網的頻譜需求的難度遠遠大于4G。
物聯網對以Wi-Fi為首的低功率、短距離無線接入的頻譜需求與己有頻率資源之間同樣存在很大差距。例如，我國至今在非授權的2.4GHz和5.8GHz 頻段為Wi-Fi分配了208.5MHz頻率，與到2020年Wi-Fi人與人通信所需的2500MHz頻率尚存巨大缺口，如果加上物聯網的頻譜需求，其頻率缺口更大，而至今并無彌補的措施和辦法。
當然，解決物聯網頻譜需求緊缺難題，采用逐步成熟的動態頻譜分配方式是比較有效的途徑，但必然帶來對傳統頻譜管理體制和方式的重大變革，其中未知因素難以預料。
總之，頻譜是物聯網存在和發展的重要基礎資源，但業界對物聯網頻譜資源需求及面臨困難的研究遠遠落后于其他方面，必然成為阻礙物聯網發展的“難點”。萬事預則立，希望國家及產業層面盡早將物聯網頻譜資源納入規劃，在國際上如同積極參與物聯網的概念設計、框架規劃、標準制定一樣，使其成為掌握物聯網頂層話語權的重要部分。
