作者：趙小飛物聯網智庫 原創

上周，國際標準化組織3GPP在韓國仁川舉辦6G國際標準研討會。作為全球首個6G國際標準研討會，此次會議受到業界高度關注。根據3GPP官方消息，748位專家參加了線下會議，加上線上參會人員，實際參會人數達1676位，共提交了219份會議文件，6G標準制定征程正式開啟。10年前5G標準開始起步，業界對于物聯網和賦能行業充滿期待，那么10年后，6G標準化工作啟動，未來對于物聯網還會帶來哪些新的場景和技術？

在筆者看來，6G時代，物聯網依然是其中一個重要賽道，納入6G標準家族的物聯網技術既有5G時代的持續演進，又有6G新特征下全新的物聯網技術問世。

回顧一下3GPP推出的物聯網標準歷程

3GPP作為全球影響力最大的電信標準化組織，承擔了移動通信的國際標準的制定工作，早已成為全球移動通信發展的風向標。物聯網技術的發展，尤其是蜂窩物聯網的全球標準制定，當然也離不開3GPP這一組織的工作。因此，3GPP針對物聯網標準化工作的歷程，基本反映了蜂窩物聯網技術的變遷。研究6G物聯網可能的方向，首先可以回顧一下3GPP對物聯網標準化的工作。

1、初次擁抱物聯網

早在2005年，物聯網在很多場合以M2M（機器對機器通信）的名稱出現，這一概念已被廣泛接受。3GPP在那個時候已啟動了MTC（Machine Type Communication）的研究工作，即開始了《Study on Facilitating Machine to Machine Communication in 3GPP Systems》的研究項目。

根據3GPP的工作流程，針對一項新的技術標準化工作分為研究項目（SI）和工作項目（WI）兩個階段，研究項目階段進行可行性研究，對業務需求、解決方案可行性進行評估，最終輸出技術報告；工作項目階段就開始了標準的制定，根據研究項目階段的結論，形成相應技術規范，輸出標準。

針對MTC的首個研究項目于2007年在3GPP R8版本中以技術報告形式發布，并在后續開展標準化工作，于2011年完成了首個完整的技術規范，在3GPP R10版本中發布。筆者翻閱了3GPP此前的部分技術報告和技術規范文檔，針對首個MTC的文檔如下：

該版本針對M2M通信在物流、健康醫療、遠程管理、無線支付、無線抄表等方面的需求進行研究，支持通過蜂窩網絡接入大量物聯網終端。

2、針對終端的分類

對于物聯網的支持，除了接入網的架構、核心網支持等網絡側的規范外，終端也需要有專門的標準規范，才能實現有效通信。伴隨著4G LTE標準的制定，3GPP對于終端的規范也在持續推進，最為典型的是通過上下行速率對終端進行分類，適應了各種類別物聯網終端的接入特點，這一分類在后續物聯網發展中產生了重大影響。

3GPP在R8版本中就包含了對用戶終端接入能力的標準化工作，定義了Cat 1-Cat 5的等級，體現在TS 36.306規范中。3GPP在后續版本中持續研究和更新，如在R10中定義了Cat 6-Cat8，在R11中定義了Cat 9-10。

Cat 4以及以上級別的終端主要針對手機終端，這些級別需要更高速率，而Cat 4以下級別更適合物聯網，尤其是Cat 1的定義，對后續物聯網的發展產生了重要影響，目前國內乃至全球蜂窩物聯網中速率主要是Cat 1的終端。3GPP在R12版進一步降低終端等級，首次定義的Cat 0的終端等級，工作帶寬為20 MHz，上下行速率僅為1Mbps。

3、低功耗廣域網絡標準橫空出世

從2013年開始，低功耗廣域網絡（LPWAN）進入人們視線中，低速率、低功耗的物聯網場景需求越來越多，Sigfox、LoRa等非蜂窩物聯網技術開始成為業界寵兒，大范圍攻城略地。3GPP陣營現有的物聯網技術不能滿足LPWAN場景需求，面對蜂窩技術的彎道超車，3GPP陣營專家們快速響應，針對LPWAN的需求，開始制定新的標準，并于2016年R13版本中凍結了基于蜂窩網絡的LPWAN標準，而且一次性發布了3個標準，即eMTC、EC-GSM和NB-IoT，其中eMTC是基于4G LTE網絡的演進，EC-GSM是基于2G GSM網絡演進，而NB-IoT則是相對獨立的物聯網標準。

3GPP這三大LPWAN標準的問世，在業界產生了巨大反響，成為移動通信產業的一大亮點，似乎承載了蜂窩通信運營商在物聯網領域的未來。當然，這三類技術后來的命運差別很大，尤其是EC-GSM問世后不久就慘遭拋棄，NB-IoT和eMTC則分別受到了全球不同國家地區和運營商的青睞，直至今天形成了明顯的市場格局。

4、5G和后5G時代的物聯網技術

隨著5G的商用，業界將目光聚焦于5G支持的物聯網技術上。從5G最初提出的三大場景來看，eMBB更多是為支持移動互聯網需求而生，而uRLLC和mMTC則更多是為物與物通信提供技術支持，近年來5G的發展也印證了這一初衷。

當然，5G三大場景是高度凝練的總結，沿著以往物聯網的發展路徑，業界仍然關注5G標準體系中重點支持物聯網的技術方向。3GPP在設立標準研究方向時，充分考慮到物聯網場景和需求發展的趨勢，已啟動了多個重點方向的研究，最為典型的方向包括：

一是開展RedCap的標準化工作。RedCap作為輕量級的5G，目前已成為業界關注的熱點。2022年6月，R17標準凍結，首個RedCap標準問世，主要面向中速率物聯網終端接入場景，將NR的帶寬從100MHz裁剪為20MHz，天線配置減少到1T1R或1T2R，引入半雙工模式等優化，使其在Sub 6GHz頻段范圍內可支持約20Mbps-100Mbps的上下行理論峰值速率，與LTE Cat.4終端能力接近；2024年6月，R18標準凍結，RedCap增強版本標準eRedCap問世，將帶寬進一步裁剪至5MHz，面向10Mbps中低速率物聯應用，進一步降低終端成本，不少性能與LTE Cat.1和Cat.1 bis終端能力類似，為未來5G一張網絡支持中低速物聯提供便利。

二是開展無源物聯網的標準化工作。3GPP R18版本已將無源物聯網納入研究項目中，多個代表也開始了無源物聯網前期研究工作。在3GPP全會上，多家企業代表認為，無源物聯網將形成千億級連接規模，當前大量行業已明確了需求。不過，無源物聯網的標準化工作似乎并不是很快，無源物聯網在R19階段依然是以研究項目的形式立項，未進入技術規范編寫階段，由于基于蜂窩技術的無源物聯網面臨著非常復雜的環境，在非常嚴苛的條件下還要考慮到室內、室外、固定、移動等各種不同情況，一些候選技術還在探討中，標準化的可行性還需要進一步評估，或許在R20階段會實現商用標準的問世。

三是將NB-IoT/LTE-M標準演進納入5G中。NB-IoT/LTE-M是源于4G的技術，為了滿足5G mMTC的承諾，3GPP在后續的標準演進中對NB-IoT/LTE-M進行進一步增強，例如提升峰值速率、移動性、容量密度等，形成5G mMTC的主要場景承載技術。

四是開展IoT-NTN標準化工作。針對衛星通信，3GPP也希望將其納入自己的陣營中。2022年6月凍結的R17版本中，一個備受關注的特性就是衛星通信，其中一個分支就是針對物聯網用例的NTN標準，支持LTE-M和NB-IoT等終端衛星接入，擴大很多地面網絡難以覆蓋場景的網絡覆蓋范圍。R18版本中，對于IoT-NTN進行增強，帶來一些新的特性，解決了中低軌衛星由于超高速移動導致的頻繁切換等難題。如今，3GPP陣營的IoT-NTN生態伙伴進一步擴大，有望成為衛星運營商的主流選擇。

當然，3GPP還推出了針對車聯網、工業互聯網等方向的課題，這些也構成了3GPP陣營物聯網技術體系的重要組成部分。正是由于十多年來3GPP陣營的努力，才構成了完善的技術體系，支持目前數十億蜂窩物聯網終端的接入，并持續形成支持百億甚至千億接入的能力。

有哪些物聯網技術可能會納入6G中？

2023年11月，國際電信聯盟（ITU）正式發布了6G系統標準和空口技術開發的框架，提出了6G系統將應實現包容性、泛在連接、可持續性、創新、安全性、隱私性和彈性、標準化和互操作、互通性等七大目標，支撐構建包容性的信息社會，實現聯合國可持續發展目標。

6G 將實現人、機、物的連接，實現物理世界和虛擬世界的連接，同時，有望將感知和人工智能等能力融合到網絡中，成為承載新用戶、賦能新應用的新型數字基礎設施。在場景方面，ITU認為6G 在5G三大場景基礎上增強和擴展，包含沉浸式通信、超大規模連接、極高可靠低時延、人工智能與通信的融合、感知與通信的融合、泛在連接等6G六大場景。

其中，超大規模連接和泛在連接這兩大場景更多是面向物聯網而設計的。因此，物聯網在很大長度上依然是6G的一個重要領域。那么，6G家庭中會包括哪些物聯網技術呢？

分析3GPP過去十多年來推動的物聯網標準化工作，我們不難發現，每一代網絡既要具備上一代網絡中物聯網技術能力，又會發展出一些新的方向，實現更廣泛和多元化的場景覆蓋，這一趨勢在5G標準化工作中顯得尤為明顯：

首先，對4G時代的物聯網技術能力兼容和替代方面，5G將NB-IoT/LTE-M納入，實現進一步演進；同時，雖然RedCap及eRedCap是5G的原生技術，但其對標的正是4G時代Cat.4和Cat.1的能力。其次，推出新的發展方向方面，5G標準中引入無源物聯網和IoT-NTN，進一步擴展了4G時代的連接能力。

以此來分析，筆者對6G家族中的物聯網技術有一個初步的預期，主要包括：

一是繼承和發展5G時代物聯網系列技術

包括目前5G家族中比較明確的一些方向，如RedCap、eRedCap系列輕量化5G技術，NB-IoT/LTE-M系列LPWAN技術，無源物聯網以及IoT-NTN等，未來可能會進一步演進，納入6G家族中，讓6G首先具備5G所具備的所有物聯的能力，并在此基礎上形成能力演進和優化。其中，針對衛星通信的IoT-NTN和無源物聯網的演進預計會成為6G物聯網的重點，實現泛在連接和超大規模連接的愿景。

同時，6G是否會效仿5G推出一個輕量版的6G也值得探討，尤其是6G帶寬、可靠性、時延等方面相對5G有大幅提升的情況下，是否可能會推出對標5G eMBB和uRLLC等技術的“Light 6G”技術，實現對5G eMBB和uRLLC等技術支持的物聯網場景進一步優化和替代。

二是基于增強和擴展的功能形成新的物聯網技術

ITU針對6G定義了15個能力指標，與5G相比指標分為兩類，即針對5G增強的功能和支持6G擴展使用場景的新功能，每種功能在不同的使用場景中可能具有不同的相關性和適用性。其中，9項功能源自現有的5G系統，并對其進行增強，主要包括：峰值速率、用戶體驗速率、頻譜效率、區域流量密度、連接數密度、移動性、時延、可靠性、安全隱私韌性性能；支持6G擴展使用場景的新功能包括：覆蓋、感知相關指標、AI相關指標、可持續性性能指標、互操作、定位6個指標。

這15大指標提升了對更多場景支持的能力，包括更多物聯網的場景，其中一些指標需要引入新的技術來實現。例如為達到感知相關指標、定位的要求，引入新的技術能夠直接為物聯網感知側的能力提升打下基礎，通過通信技術的進步，減少傳感設備的使用。

本次6G標準征程啟動，業界更感興趣的則是AI賽道，期待AI帶來6G作為新一代移動通信技術的飛躍。中國電信首席科學家畢奇談到本次6G研討會時表示，雖然此次討論會對6G的期待低于同期的5G，與會者對6G的發展，仍寄希望于AI的助力，未來AI應用的健康發展，將是6G能否超過5G的關鍵所在。預計AI相關的指標也將催生6G家族中AIoT的標準問世，形成AI原生的物聯網技術，進一步支撐“萬物智聯”的愿景。

6G標準化大幕已經拉開，按照計劃，到2030年前會如約形成可商用化的標準，未來6G中將有哪些物聯網技術，歡迎一起來探討。