圖1、專用LTE網絡技術能夠支持實現工業物聯網

高通等技術巨頭探索使用專用LTE網絡進行工業物聯網

在過去30年電信行業致力于實現豐富人與人之間的連接，而在未來30年，整個行業將會實現把人連接到他們周圍的世界中。而實現這一愿景的關鍵部分是5G，5G將使我們能夠將人類歷史上最大的技術平臺-移動-擴展到幾乎所有行業中，包括每個對象以及通過智能連接平臺的每個連接中。但是我們不必等到5G才開始使用專用網絡（private LTE）來擴展到工業物聯網（industrial IoT）中。我們可以從現在的專用LTE網絡就開始。而事實上，今年已經有企業有計劃要進行相關的試驗。在2017年的移動世界大會（MWC）上展示了基于Qualcomm Technologies，諾基亞和GE Digital之間行業合作的基于LTE技術的專用網絡。這一合作將在2017年進行進一步的研究和現場試驗。

圖2、在工業物聯網中有各種傳感器有待連接

專用LTE網絡（private LTE networks）的概念并不新鮮，但隨著新的頻譜共享創新和“工業4.0”概念的誕生，即工業流程的數字化轉型和第四次工業革命的發展，專有LTE網絡的發展潛力是巨大的。最近的一項研究表明，到2022年，專用LTE網絡的市場規模可能會達到170億美元。今天，我們可以看到從制造業自動化和航運港口到石油和天然氣以及電力等各個行業領域對專用LTE網絡的強烈興趣。

圖3、工業物聯網（Industrial IoT）應用前景廣闊

將專用LTE網絡與公共網絡分開

圖4、將專用LTE網絡與公共網絡分開

專用LTE網絡的獨特概念是，它們將使企業客戶能夠通過專用設備和設置來運行自己的本地網絡。這種方法提供了以下三個主要的優點：

1、本地控制（Locally controlled）：通過使用專用設備，專用LTE網絡及其性能與其他用戶無關，因此不存在共享網絡中可能發生的突發的流量激增等問題。這種效果對工業和企業的應用來說至關重要，因為企業的生產力必須保持在較高的水平以及可預測的水平之上。擁有本地和專用網絡也可以使企業用戶能夠完全控制數據。例如，公司可以確保敏感數據不會離開其所劃定的完全區域。

2、最優化（Optimized）：通過滿足某個單一公司的需求，可以為該公司的特定物聯網（IoT）應用量身定制專用的LTE網絡。這種優化的示例是服務質量（QoS）和移動性設置。通過定制的QoS，無論網絡負載如何，都可以為關鍵應用提供一致的服務。通過定制的移動設置，可以針對本地應用來優化其行為；例如，在不太可能發生鏈路故障的情況下執行更快的重新連接。

3、輕松部署（Readily deployed）：使用共享的和非授權的頻譜可供任何人使用專用LTE網絡，這使得專用LTE網絡（private LTE networks）的部署非常簡單，同時這使得新實體企業能夠享受LTE。這將擴大整個LTE生態系統。此外，利用LTE的演進路線圖可以允許訪問諸如自組織網絡（self-organizing networks）以及具有自包含或者虛擬/托管核心網絡的網絡架構等功能。

使用專用LTE網絡的好處

現在我們知道了什么是專用LTE網絡，那讓我們看看使用基于LTE技術的專用網絡的好處吧。如下圖所示，與其它無線本地網絡相比，專用LTE網絡的主要優點是：更高的容量從而能夠支持更多設備，同時具有高帶寬應用，更遠的覆蓋范圍，無縫的移動性，工業級的可靠性，一致的延遲和服務質量（QoS），安全性，最后但并非最不重要的是，其所具有多個供應商之間的互操作性以及向5G演進的路線圖。 5G的路線圖確保了專用LTE網絡是具有新5G功能的面向未來的解決方案，例如能夠實現新的5G新無線電（NR）和具有超可靠和超低延遲通信的關鍵任務應用。

圖5、使用專用LTE網絡的好處

移動網絡運營商可以通過專用其許可證頻譜的一部分頻譜資源來提供專用的LTE網絡，這些許可證頻譜將是并將繼續成為專用LTE市場的重要組成部分。隨著新的關于頻譜共享的進展，換句話說是企業可以使用非licensed和共享頻譜資源，今年早些時候MulteFire聯盟（MulteFire Alliance）發布的MulteFire 1.0規范將為使用無許可（unlicensed spectrum）的頻譜資源鋪平道路，另外最近3GPP也開始了一項關于5G無許可頻譜的研究。

這些努力主要集中在無許可（unlicensed spectrum）的頻譜上，但業界最近也對共享頻譜感到興奮。在美國，FCC已經定義了公民寬帶無線電業務（CBRS：Citizen Broadband Radio Service），這是一個大約3.5 GHz頻段中的約150 MHz的共享頻譜。為了支持在這一頻段部署LTE技術，業界共同創立了CBRS聯盟（CBRS Alliance）。使用MulteFire和CBRS，我們現在有兩種可用于專用LTE網絡的新解決方案 - 全球可用的5 GHz頻段的MulteFire和位于美國的CBRS頻段的LTE-TDD頻段。這些解決方案的一個關鍵的新穎之處在于它們不需要許可頻譜，這大大降低了新部署所需要的條件，從而向更廣泛的生態系統開放了專用LTE網絡的部署。

行業也在為專用LTE網絡的應用不遺余力地做好準備，例如：

愛立信的開放企業連接（Open Enterprise Connectivity）利用LTE無線電的寬帶功能實現多種行業應用，如：

關鍵任務一鍵通通信，

實時閉路電視監控，

火車控制，

乘客信息

傳感器遙測。

這些應用可以通過一個單一的LTE網絡基礎架構來運行，從而最大限度地減少運營多個傳統和低容量網絡的資本支出成本。 企業連接可以通過優先考慮流量以及客戶的獨特覆蓋要求來處理獨特的關鍵任務應用。

華為推出了面向平安城市應用的“PS-LTE”（Public Safety-LTE (簡稱PS-LTE））的寬帶集群解決方案，PS-LTE具有大帶寬（5/10/20MHz）和高速率（最高100Mbps）等優點，除滿足語音外，還能提供多媒體集群功能。

圖6、華為推出了面向平安城市應用的“PS-LTE”

針對公共安全行業的LTE標準逐步確定

3GPP是推動LTE標準化的全球組織。2016年3月3GPP已經發布了R13，明確基于PS-LTE的關鍵特性（MCPTT/IOPS/GCSE_LTE/PROSE），并將在2017年Q1發布R14，明確基于PS-LTE的緊急視頻和緊急數據等關鍵特性；在中國，2014年中國通信標準化協會（CCSA）已完成基于TD-LTE的寬帶集群通信（B-TrunC）系列標準的制定，同時B-TrunC標準已經被吸納為ITU國際標準。

PS-LTE專用頻譜陸續發放

美國、英國、西班牙等國家陸續發布了700M，中東GCC國家發布了700/800M，亞太（韓國700M B28）等國家也在規劃中，而中國已經發布了1.4G 20MHz頻譜。

同時，PS-LTE解決方案產業鏈不斷成熟，PS-LTE的業務應用層、融合平臺層、管道層和終端層等都在加速完善。

圖6、在工業物聯網中蜂窩網絡具有獨特優勢

總之主用LTE網絡技術的產業鏈已經成熟；