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物联网发展 需以频谱资源有效供给为前提
作者：何廷润
来源：来源网络(侵权删)
日期：2010-01-18 09:30:56
摘要：但物联网未来将应用于无法准确估量的行业和场景，必然将产生海量终端，形成远远大于人与人通信互联的移动通信与无线接入的数据量，到那时，频谱资源的短缺将成为物联网难以克服的瓶颈。
在最近召开的“2010年中国通信产业发展形势报告会”上，物联网成为了2009年中国通信产业十大关键词之一，而目前，基于物联网的业务应用已经在交通、农业、物流等行业中开始实施。
但物联网还处在产业发展初期，仍有许多瓶颈等待突破。其中，作为支撑物联网发展的主要资源—无线电频谱，尚未受到业界的高度重视，甚至有些舆论认为目前我国己分配的移动通信和无线接入频率可以满足未来物联网的需求。
但物联网未来将应用于无法准确估量的行业和场景，必然将产生海量终端，形成远远大于人与人通信互联的移动通信与无线接入的数据量，到那时，频谱资源的短缺将成为物联网难以克服的瓶颈。
物联网是频谱“饕餮”大户
网络层是物联网的中间环节，也是最重要的环节。而物联网无处不在的特点，使得有线传输受到很大限制，移动网络和宽带无线接入将成为物联网的主要传输方式。而物联网信息交互与传输以无线为主的特点，注定了它将成为频谱资源需求的大户。
首先，物联网的业务规模是通信业无法比拟的。据Forrester预测，到2020年，物物互联业务与现有人人通信互联的比例将达到30：1，即可能从 60亿人口扩展到500亿乃至上万亿的机器和物体。有专家以家居应用为例，一个家庭布设几十个甚至上百个传感网终端或节点并不为过，但一个人不会随身携带几十部手机。除家庭之外，物联网还有众多行业应用，其规模一定远远大于移动通信。因此，当物联网正式实现，有超过500亿以上的终端需要通过无线方式连接在一起时，其对频谱的需求绝不是如今己分配的移动通信和无线接入频率所能承载的。
第二，目前物联网应用一般是小流量的M2M应用，比如路灯管理、水质监测等，所需要传输的数据量很小，原有的2G网络足以实现对这些数据量的支撑。同时，物联网涉及的控制、计费、支付，实际上都不会占用大量带宽，目前有充足的频谱资源支撑建设物联网。
但是，物联网也有大量占用高带宽的应用，比如平安城市、公共交通等以视频图像为主的监控业务。以北京公交系统视频监控业务为例，目前北京有3万多辆公交车，如果每辆公交车上面布设4个摄像头，则3万辆公交车的数据总量预计将达到约180Gbit/s，且对图像的连续性和实时性有较高要求，所以传输频谱需求绝不是目前2G、3G甚至未来4G可以轻松承载的。
第三，物联网的识别层将信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等与网络连接在一起，方便识别和管理，而这种连接将采用低功率技术，其中最被推崇的是Wi-Fi技术。
如果将Wi-Fi用于物联网，Wi-Fi的频谱需求将大大超过目前己分配的频谱总量。按照预测，我国到2020年在设定150人同时使用Wi-Fi，其速率为200Kbit/s，每用户忙时呼叫次数为0.15，每户平均呼叫时长为3000s的情况下，上下行共需2500MHz频率。而Wi-Fi用于物联网，在一个小区内的物品或设备数量可能远远多于150个，而且实时在线的比例更高，其频谱需求也将超过2500MHz，成为名符其实的用频“大户”。
第四，至今物联网的流量模型并没有权威研究结果，它肯定既不同于互联网流量模型，也不会等同于移动通信的流量模型。但是，物联网的规模巨大，尽管有些业务每次传输的数据量不一定非常大，甚至只有几十个字节，但是必须一次传输成功，有着非常实时的传输要求。另外，移动蜂窝网络着重考虑用户数量，而物联网数据流量具有突发特性，可能会造成大量用户堆积在热点区域，引发网络拥塞或者资源分配不平衡。这些都会造成物联网对频谱的需求方式和规划方式有别于己有的无线通信，所以不能轻言物联网不存在频谱资源的制约。
物联网频谱需求 解决难度远大于4G
移动网络将是物联网的信息传输与交互的主体。
我国己为2G和3G移动通信规划和分配了525MHz频率，到2009年10月承载的移动用户己达6.27亿户，而且可以满足3G业务继续发展的需要。预测我国4G频谱的需求，到2020年在两个运营商的前提下需要继续增加800～1100MHz频率。根据2007年世界无线通信大会决议，我国为4G确定了450～470MHz、698～806MHz、 2300～2400MHz和3400～3600MHz共448MHz频率，按照预测我国4G还需要的352～1152MHz频率尚无着落。而且以上频谱都是按照4G的用户流量模型为人与人的通信而设计的，并不包括物联网的频谱需求，因此解决物联网的频谱需求的难度远远大于4G。
物联网对以Wi-Fi为首的低功率、短距离无线接入的频谱需求与己有频率资源之间同样存在很大差距。例如，我国至今在非授权的2.4GHz和5.8GHz 频段为Wi-Fi分配了208.5MHz频率，与到2020年Wi-Fi人与人通信所需的2500MHz频率尚存巨大缺口，如果加上物联网的频谱需求，其频率缺口更大，而至今并无弥补的措施和办法。
当然，解决物联网频谱需求紧缺难题，采用逐步成熟的动态频谱分配方式是比较有效的途径，但必然带来对传统频谱管理体制和方式的重大变革，其中未知因素难以预料。
总之，频谱是物联网存在和发展的重要基础资源，但业界对物联网频谱资源需求及面临困难的研究远远落后于其他方面，必然成为阻碍物联网发展的“难点”。万事预则立，希望国家及产业层面尽早将物联网频谱资源纳入规划，在国际上如同积极参与物联网的概念设计、框架规划、标准制定一样，使其成为掌握物联网顶层话语权的重要部分。
但物联网还处在产业发展初期，仍有许多瓶颈等待突破。其中，作为支撑物联网发展的主要资源—无线电频谱，尚未受到业界的高度重视，甚至有些舆论认为目前我国己分配的移动通信和无线接入频率可以满足未来物联网的需求。
但物联网未来将应用于无法准确估量的行业和场景，必然将产生海量终端，形成远远大于人与人通信互联的移动通信与无线接入的数据量，到那时，频谱资源的短缺将成为物联网难以克服的瓶颈。
物联网是频谱“饕餮”大户
网络层是物联网的中间环节，也是最重要的环节。而物联网无处不在的特点，使得有线传输受到很大限制，移动网络和宽带无线接入将成为物联网的主要传输方式。而物联网信息交互与传输以无线为主的特点，注定了它将成为频谱资源需求的大户。
首先，物联网的业务规模是通信业无法比拟的。据Forrester预测，到2020年，物物互联业务与现有人人通信互联的比例将达到30：1，即可能从 60亿人口扩展到500亿乃至上万亿的机器和物体。有专家以家居应用为例，一个家庭布设几十个甚至上百个传感网终端或节点并不为过，但一个人不会随身携带几十部手机。除家庭之外，物联网还有众多行业应用，其规模一定远远大于移动通信。因此，当物联网正式实现，有超过500亿以上的终端需要通过无线方式连接在一起时，其对频谱的需求绝不是如今己分配的移动通信和无线接入频率所能承载的。
第二，目前物联网应用一般是小流量的M2M应用，比如路灯管理、水质监测等，所需要传输的数据量很小，原有的2G网络足以实现对这些数据量的支撑。同时，物联网涉及的控制、计费、支付，实际上都不会占用大量带宽，目前有充足的频谱资源支撑建设物联网。
但是，物联网也有大量占用高带宽的应用，比如平安城市、公共交通等以视频图像为主的监控业务。以北京公交系统视频监控业务为例，目前北京有3万多辆公交车，如果每辆公交车上面布设4个摄像头，则3万辆公交车的数据总量预计将达到约180Gbit/s，且对图像的连续性和实时性有较高要求，所以传输频谱需求绝不是目前2G、3G甚至未来4G可以轻松承载的。
第三，物联网的识别层将信息传感设备，如射频识别（RFID）装置、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等与网络连接在一起，方便识别和管理，而这种连接将采用低功率技术，其中最被推崇的是Wi-Fi技术。
如果将Wi-Fi用于物联网，Wi-Fi的频谱需求将大大超过目前己分配的频谱总量。按照预测，我国到2020年在设定150人同时使用Wi-Fi，其速率为200Kbit/s，每用户忙时呼叫次数为0.15，每户平均呼叫时长为3000s的情况下，上下行共需2500MHz频率。而Wi-Fi用于物联网，在一个小区内的物品或设备数量可能远远多于150个，而且实时在线的比例更高，其频谱需求也将超过2500MHz，成为名符其实的用频“大户”。
第四，至今物联网的流量模型并没有权威研究结果，它肯定既不同于互联网流量模型，也不会等同于移动通信的流量模型。但是，物联网的规模巨大，尽管有些业务每次传输的数据量不一定非常大，甚至只有几十个字节，但是必须一次传输成功，有着非常实时的传输要求。另外，移动蜂窝网络着重考虑用户数量，而物联网数据流量具有突发特性，可能会造成大量用户堆积在热点区域，引发网络拥塞或者资源分配不平衡。这些都会造成物联网对频谱的需求方式和规划方式有别于己有的无线通信，所以不能轻言物联网不存在频谱资源的制约。
物联网频谱需求 解决难度远大于4G
移动网络将是物联网的信息传输与交互的主体。
我国己为2G和3G移动通信规划和分配了525MHz频率，到2009年10月承载的移动用户己达6.27亿户，而且可以满足3G业务继续发展的需要。预测我国4G频谱的需求，到2020年在两个运营商的前提下需要继续增加800～1100MHz频率。根据2007年世界无线通信大会决议，我国为4G确定了450～470MHz、698～806MHz、 2300～2400MHz和3400～3600MHz共448MHz频率，按照预测我国4G还需要的352～1152MHz频率尚无着落。而且以上频谱都是按照4G的用户流量模型为人与人的通信而设计的，并不包括物联网的频谱需求，因此解决物联网的频谱需求的难度远远大于4G。
物联网对以Wi-Fi为首的低功率、短距离无线接入的频谱需求与己有频率资源之间同样存在很大差距。例如，我国至今在非授权的2.4GHz和5.8GHz 频段为Wi-Fi分配了208.5MHz频率，与到2020年Wi-Fi人与人通信所需的2500MHz频率尚存巨大缺口，如果加上物联网的频谱需求，其频率缺口更大，而至今并无弥补的措施和办法。
当然，解决物联网频谱需求紧缺难题，采用逐步成熟的动态频谱分配方式是比较有效的途径，但必然带来对传统频谱管理体制和方式的重大变革，其中未知因素难以预料。
总之，频谱是物联网存在和发展的重要基础资源，但业界对物联网频谱资源需求及面临困难的研究远远落后于其他方面，必然成为阻碍物联网发展的“难点”。万事预则立，希望国家及产业层面尽早将物联网频谱资源纳入规划，在国际上如同积极参与物联网的概念设计、框架规划、标准制定一样，使其成为掌握物联网顶层话语权的重要部分。
