物联网是决定未来经济的关键技术。无所不在的万物互联终将成为现实。然而，无所不在的物联网覆盖，没那么容易。

　　ZigBee/6LoWPAN或IEEE 802.11ah等物联网技术，仅适于短距离物联网覆盖，且无法保证可靠的网络协调控制。卫星通信的成本让人望而却步，能耗高，且无法抵达室内。

　　时代在召唤，蜂窝网络潇洒走过来。

　　物联网娇躯一震，勾搭上了已覆盖全球的2/3/4G网络，跟他在一起可以至少少奋斗十年。

　　2/3/4G网络就像富一代，成熟稳重，温柔多金，还特有安全感。它网络覆盖广，分布密集，有可靠的网络协调控制，不仅能保证物联网的安全性和有效性，且易于规划、管理和监控。物联网可直接接入现成的基站里，拎包入住，圆你一个别墅梦。

　　为了配合物联网之娇躯乱颠，2/3/4G网络开始内外兼修，重振雄风。它增强覆盖，降低功耗，减少设备复杂性，降低时延，最小化每Bit成本。

　　毕竟隔了几代，力不从心的时候也是有的。

　　GSM容量有限，无法满足大量设备同时接入。富一代很拼，它减小信令开销，控制过载，收紧资源粒度，扩大覆盖范围，但是，这终究只是权宜之计，如补充雄性荷尔蒙，不是面向未来的根本之路，日子还长呢。GSM的功耗和接入时延让物联网领悟到了初夜的遗憾。

　　至于3G(UMTS)，工作频段更高，覆盖范围小，室内覆盖差，同时，UMTS模块比GSM模块贵的多。Pass!

　　希望在LTE上?

　　梦寐易忘，初心难改。

　　LTE是为数据洪流而设计，一开始并没有考虑物联网需求。

　　讲真，每次听说LTE要熊抱物联网，我就觉得它在死撑。

　　LTE网络的特点是：设备少、流量大。少量的设备较之于海量的数据流量，信令流量几乎可以忽略不计。

　　物联网的特点是：设备多、流量小。海量的设备较之于零星的数据包，信令流量大爆发，引起网络瘫痪也不是不可能的。

　　与物联网在一起的LTE面对许多现实的挑战，包括控制开销、能效、覆盖增强、鲁棒性、安全和可扩展性等。

　　最担心的是，物联网业务和传统语音、数据业务共存，当大规模物联网设备接入时，如何避免对传统业务的影响?

　　LTE的随机接入过程(RACH)首先被摆上台面。

　　当UE(手机)要和基站(eNodeB)建立数据连接时，为了和网络建立同步，由UE触发随机接入过程。RACH由一系列时-频资源组成，称为RA时隙。UE在RA时隙里使用前导序列向eNodeB发送接入请求。

　　LTE随机接入过程有两种类型：非竞争的随机接入和竞争的随机接入。每个LTE小区有64个前导序列，分别用于非竞争和竞争的随机接入。

　　非竞争的随机接入由网络控制，能避免冲突，减小接入时延，保障接入成功率，比如在切换场景中。这不影响物联网业务。

　　影响物联网业务的是基于竞争的随机接入过程。

　　(1) 前导序列传输(Message1)

　　(2) 随机接入响应(Message2)

　　(3) Message3发送 (RRC Connection Request)

　　(4) 冲突解决消息(Message4)

　　在基于竞争的随机接入过程中，会发生两次冲突。

　　第一次冲突：

　　Message 1：UE随机发送前导序列，请求接入。由于前导序列正交，同一RA时隙允许多个UE使用不同的前导序列。在这种情况下， eNodeB可解码请求。

　　如果两个或两个以上的UE使用相同的前导序列，冲突就会发生，导致eNodeB无法检测到请求。

　　当然，即使是多台UE使用相同的前导序列，因为接收信号强度不同，eNodeB也可能能检测到请求。但是，这会导致eNodeB向多个UE发送相同的Message2(随机接入响应)，从而将在Message 3处引发第二次冲突。

　　第二次冲突：

　　如果不同的UE收到相同的Message2，那么它们会获得相同的上行资源，同时发送Message3，此时，第二次冲突发生。

　　随机接入过程成为LTE熊抱物联网的第一道挑战，因为当大量物联网设备同时尝试接入基站时(比如发生地震时，某地区的所有地震监测器同时发出告警)，会出现信令尖峰，从而引起PRACH过载，接入竞争可能性增加，接入时延和接入失败率上升。

　　尽管，为了减小PRACH负荷，我们可以在每一帧里增加接入调度，不过，这会减少数据传输资源，导致上行信道数据传输容量吃紧。

　　还有，LTE帧中分配RA时隙有限。同时，PRACH前导序列采用的Zadoff -Chu序列处理，受限于物联网设备的计算能力。

　　总之，LTE难以应付大规模物联网设备接入，其引发的接入时延和接入失败问题会影响传统数据(和语音)业务，当然，这本身也会影响物联网业务。

　　鱼和熊掌不能兼得

　　解决的办法也是有的

　　比如对人和物的接入请求进行分离，主要包括3种：强制分离机制，软分离机制和混合分离机制。强制分离将人和物的接入请求完美隔离。软分离是指人和物共享资源池，但具有不同的接入可能性。混合分离是前面两者的混合。

　　比如Fast Adaptive Slotted Aloha技术，利用连续空闲或冲突时隙来估算网络中激活的物联网设备数量(网络状态)，并迅速更新物联网设备的传输可能性，从而减小接入时延。