1948年，現代信息論的奠基人香農發表了《通信的數學理論》，標志著信息與編碼理論這一學科的創立。根據香農定理，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。由此奠定了現代通信技術的理論基礎。

　　物聯網，從以人為中心轉變為以人和物為中心，開創一個面對海量的聯接需求全新產業。隨著萬物互聯時代的來臨，必然將改變傳統的通信模式，于是5G時代很快就要到來了。

　　【關于華為5G標準的故事，你不了解的那些技術意義】

　　今年在通信領域，最激動人心的事情可能要數華為打破高通壟斷，拿下5G通信的短碼標準這件事情。據報道：美國當地時間11月17日凌晨0點45分，在剛剛結束的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碼成為數據信道的上行和下行短碼方案。

　　據稱，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，以華為主導的中國隊對抗美歐聯軍，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。

　　當年的3G標準之爭以及商用進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遭遇到從產業鏈到市場的重重困難。

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

　　得標準者得天下

　　在通信行業，占據通信行業金字塔頂尖的不是設備制造能力，商用能力，而是標準，一個國家在通信標準中有了話語權也就意味著這個國家在全球通信行業中擁有了話語權以及產業鏈先發優勢，而編碼與調制被譽為通信技術的皇冠，也是通信技術核心的核心，體現著一個國家通信科學基礎理論的整體實力。

　　現在，中國華為公司主導的Polar碼最終打破了這個天花板，這既是中國在基礎通信領域多年精心研究的回報，也是中國在通信技術領域綜合實力不斷提升的寫照。毫不客氣的講，5G物聯網時代，其技術產業是個系統工程，是綜合國力的體現。后發國家優勢突出，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？看完導語和華為5G標準的這段報道，非專業人士基本上懵逼了吧？什么3GPP，什么Polar Code，還有我們物聯網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，我想需要補補課了。由于搞物聯網的關系，最初本來我只想整理一下關于NB-IOT的問題，沒想到，事兒越整越大，需要學習和了解的內容太多，最后干脆就叫做物聯網通信技術大全吧，最終整理出來的這些問題，相信都是從事物聯網領域的同行們應該掌握的基礎知識。有些問題可能很復雜，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《物聯網通信技術藍皮書》，因為確實有很多知識點要仔細學習和研究，先摘錄10個大家比較關注的基本概念吧！這些基本概念不清楚，怎么在物聯網行業里面混啊？

　　問題1、什么是物聯網的通信技術？

　　從技術上來說，物聯網可以分為三層：傳感層、通信層和應用層。在通信層中，需要將傳感層采集的數據和信息進行安全可靠地通信和傳輸。傳輸的形式一般分為有線傳輸和無線傳輸。

　　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。

　　由于物聯網是建立在多種網絡融合的基礎之上的，它的信息節點具有廣泛性和移動性的特點，因此移動通信技術對于物聯網發展非常關鍵。

　　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，它們是物聯網通信技術的基石。

　　問題2、什么是近距離無線通信技術？有什么技術特征？

　　一般意義上，只要通信收發雙方通過無線電波傳輸信息，單跳傳輸距離限制在較短（通常最遠為數百米）的范圍內，就可以稱為近距離無線通信。

　　近距離無線通信的技術特征包括：1）、無線發射功率在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；7）、電池供電。

　　問題3、 物聯網中使用較廣泛的近距離無線通信技術有哪些？

　　當前較廣泛的近距離無線通信技術有無線局域網802.11（Wi-Fi）、藍牙（Bluetooth）和紅外數據傳輸（IrDA），比較有發展潛力的無線通信技術有：ZigBee、NFC、超寬頻（Ultra WideBand）、DECT等。

　　問題4、物聯網需要什么遠距離無線通信技術？

　　在智能家居、工業數據采集等局域網通信場景一般采用短距離通信技術，但對于廣范圍、遠距離的連接則需要遠距離通信技術，目前全球電信運營商已經構建了覆蓋全球的移動蜂窩網絡。我們熟知的3G、4G以及即將商用的5G都是遠距離無線通信技術。

　　問題5、什么是低功耗廣域網絡LPWAN？

　　LPWAN（Low Power Wide Area Network），低功耗廣域網絡，專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。

　　當前運營商的2G、3G、4G等蜂窩網絡雖然覆蓋距離廣，但基于移動蜂窩通信技術的物聯網設備有功耗大、成本高等劣勢。當初設計移動蜂窩通信技術主要是用于人與人的通信。當前全球真正承載在移動蜂窩網絡上的物與物的連接僅占連接總數的6%。如此低的比重，主要原因在于當前移動蜂窩網絡的承載能力不足以支撐物與物的連接。

　　LPWAN技術正是為滿足物聯網需求應運而生的遠距離無線通信技術。

　　問題6、LPWA技術如何分類？

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

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

　　除了我們耳熟能詳的LoRa、SigFox LTE-M、EC-GSM和NB-IoT外，這一領域也是多家爭鳴的狀態，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月的標準化組織。

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

　　3GPP的目標是在ITU的IMT-2000計劃范圍內制訂和實現全球性的第三代移動電話系統規范標準。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，但由于其核心網采用了GPRS的框架，因此仍然保持有一定的延續性。

　　問題8、3GPP的組織結構是怎樣的？它是怎么制定標準的？

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

　　其中，PCG主要負責3GPP總的管理、時間計劃、工作分配等。而技術方面的工作則由TSG完成。

　　目前，3GPP包括四個TSG，分別負責核心網和終端（CoreNetwork and Terminal，CT）、系統和業務方面（Service and System Aspects，SA）、無線接入網（RadioAccess Network，RAN）以及GSM EDGE無線接入網（GSM EDGE Radio Access Network，GERAN）方面的工作。

　　其中，每一個TSG又進一步可以分為多個不同的工作組（WG，Work Group），每個WG分別承擔具體的任務。例如，SA WG1負責業務需求指定，SA WG2負責業務架構制定、SA WG3負責安全方面的問題，SA WG4負責編解碼方面的工作。

　　問題9、什么是5G？

　　第五代移動電話行動通信標準，也稱第五代移動通信技術，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準訂定組織（像3GPP、WiMAX論壇及ITU-R）的公開規格或官方文件有提到5G。

　　5G標準可由“關鍵指標“和”一組關鍵技術“共同定義。關鍵指標是指Gbps的用戶體驗速率，一組5G的關鍵技術包括大規模天線，超密集組網，新型多址技術、全頻譜接入及新型網絡架構。”

　　此前，聯合國旗下的國際電信聯盟（簡稱ITU）公布第五代行動網路（5G）標準發展的時間表，顯示不論是5G的標準或是相關系統都將在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對應的是3D/超高清視頻等大流量移動寬帶業務，mMTC對應的是大規模物聯網業務，而URLLC對應的是如無人駕駛、工業自動化等需要低時延高可靠連接的業務。

　　所以實際上華為主導的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的主導5G標準，里面有很多技術標準的。

　　問題10、什么是NB-IoT？

　　NB-IoT即窄帶物聯網 （Narrow Band-Internet of Things），是物聯網技術的一種，具有低成本、低功耗、廣覆蓋等特點，定位于運營商級、基于授權頻譜的低速率物聯網市場，擁有廣闊的應用前景。NB-IoT技術的六大主要應用場景恰恰是現有移動通信很難的支持的場景，包括位置跟蹤、環境監測、智能泊車、遠程抄表、農業和畜牧業這些場景。

　　問題11、NB-IOT的發展狀況如何？

　　2016年6月16日，在韓國釜山召開的3GPP RAN全會第72次會議順利結束。NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯網）作為3GPP R13一項重要課題，其對應的3GPP協議相關內容獲得了RAN全會批準，正式宣告這項受無線產業廣泛支持的NB-IoT標準核心協議歷經2年多的研究終于經全部完成。

　　從2015年9月啟動工作立項到2016年6月凍結標準，進度之快反映出需求的迫切。按照規劃，NB-IoT的3GPP標準核心部分在2016年6月凍結，2016年9月完成性能部分的標準制定，最后的一致性測試標準也將在2016年12月完成。

　　全球運營商有了基于標準化的物聯網專有協議，標準化工作的成功完成也標志著NB-IoT即將進入規模商用階段。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將有很大的應用空間，一些芯片和模組廠家已經計劃在今年支持NB-IOT。

　　問題12、NB-IoT的優勢是什么？

　　（1）廣覆蓋，NB-IoT的覆蓋比傳統GSM網絡好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模組的成目標小于5美金。并且NB-IoT基于蜂窩網絡，可直接部署于現有的GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡，運營商部署成本較低、將實現向4.5G平滑升級；

　　（5）安全性：繼承4G網絡安全能力，支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，確保用戶數據的安全性；

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