原创 eMTC物联网和NB-IoT关系解读 — OneMO说

2019-1-25 15:37 1047 6 2 分类: 物联网

随着移动通信技术的发展,在传统“短距离”物联网技术的基础上,涌现了很多“长距离”物联网技术,给行业带来了一阵春风。这些新兴物联网技术中,我们介绍最多的,就是NB-IoT和LoRa。作为最受追捧的物联网技术,NB-IoT的火热程度毋庸置疑。其实,除了它俩之外,还有一项技术,应用也很广泛,曾经一度被认为会三分天下有其一。“万物互联”是一块巨大无比的蛋糕。为了瓜分这块蛋糕,很多企业都迫不及待的参与物联网技术的研发中。行业里也陆续出现了各种各样的物联网技术标准,令人眼花缭乱。

从总体上来看,物联网技术被分为两个大类:WLAN物联网和蜂窝物联网。

WLAN物联网,以Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Z-wave为代表。

蜂窝物联网,以NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox为代表。

它们之间的区别,主要在于功耗和距离。有点类似于手机上网,用Wi-Fi,还是用数据业务。以前的物联网,是WLAN物联网技术的天下,但是,这几年,蜂窝物联网技术崛起,抢尽了风头。

蜂窝物联网技术,也属于LPWA技术(Low Power Wide Area,低功耗广域网)。

LPWA技术,覆盖距离更远,功耗更低,安全性和可靠性更高,更能满足行业需求。

LPWA的定位:远覆盖、低速率 在蜂窝物联网里面,又分为若干个阵营。 目前通信行业最大的派系——3GPP组织(3GPP是什么?),就是其中的阵营之一。 eMTC和NB-IoT,都是3GPP推出的技术标准(互怼技术:QQ群:123242102)

确切地说,在3GPP规范中,有三种关于物联网的无线连接技术,分别是NB-IoT、eMTC、EC-GSM。EC-GSM是基于GSM(2G)技术的,现在基本上不关注了。所以,重点就是NB-IoT和eMTC。 NB-IoT和eMTC又是怎么来的呢? 话说,作为LTE的缔造者,3GPP组织一直将物联网作为LTE的重要演进方向。 早在2008年,LTE的第一个版本R8(Release 8)中,除了有满足宽带多媒体应用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等终端等级外,也有上行峰值速率仅有5Mbit/s的终端等级Cat.1,可用于物联网等“低速率”应用。 注意!这里的Cat并不是猫的意思,是Category的缩写,“种类,分类”的意思。Cat.X说的就是UE-Category,UE是用户设备(User Equipment )。Cat.X这个值就是用来衡量用户终端设备无线性能的,说白了就是用来划分终端速率(等级)的。

在LTE发展初期,Cat.1并没有被业界所关注。随着可穿戴设备的逐渐普及,Cat.1才逐渐被业界重视。但是,Cat.1终端需要使用2根天线,对体积敏感度极高的可穿戴设备来说仍然“要求过高”(一般只配备1根天线)。所以,在R12/R13中,3GPP多次针对物联网进行优化。 首先是在R12中增加了新终端等级Cat.0,放弃了对MIMO(多天线)的支持,简化为半双工,峰值速率降低为1Mbit/s,终端复杂度降低为普通LTE终端的40%。这样一来,初步达到了物联网的成本要求。但是,虽然Cat.0终端的信道带宽降至1.4MHz,但射频的接收带宽仍为20MHz(太大)。于是,3GPP在R13中又新增Cat.M1等级的终端,信道带宽和射频接收带宽均为1.4MHz,终端复杂度进一步降低。而Cat.M1,也就是我们的eMTC,这就是eMTC的来源。

此外,3GPP在R13中同时新增了一个Cat.NB-1,它的接收带宽仅180kHz。 这个Cat.NB-1,就是我们的NB-IoT。


说了半天,还没介绍eMTC的全名呢。 eMTC的全名有点长,是enhanced Machine-Type Communication,增强型机器类型通信。(在之前的3GPP R12版本,叫做Low-Cost MTC)

它还有一个名字,叫做LTE-M,LTE-Machine-to-Machine,LTE-机器到机器。也就是说,是机器之间用LTE通信,非常直白了,适用于物联的LTE网络。搭车说一下,Machine-to-Machine通常简写为M2M,大家可能也听说过。eMTC和NB-IoT都是3GPP这一个妈生的,所以算是兄弟俩。这兄弟俩也确实很像,到底有多像?可以看下面这个图:

看得出来,大部分都是一样的,只有若干处区别(见黄色部分)。相同点我们就不说了,广覆盖、低功耗、低成本、大连接,之前介绍NB-IoT已经说过很多了。


重点说说eMTC的差异化特色。 概括起来说,eMTC相比NB-IoT,有五个优势:(骚扰领样品,公众号:OneMO2019

一是速率高

之前我们说NB-IoT,总是会说,为了保证低功耗,所以速率很慢。但是eMTC不一样,它支持上下行最大1Mbps的峰值速率。请不要小看这个速率,在保证覆盖和功耗的基础上,能达到这个速率已经很不错了。这个速率,足以支撑更丰富的物联应用,如低速视频、语音等。

二是移动性

NB-IoT的移动性差,只支持重选,不支持切换。所以,它一般都用于不怎么需要动的领域,例如水表电表及路灯井盖。但eMTC不同,它支持连接态的移动性,物联网用户可以无缝切换,保障用户体验。因此,eMTC更适用于智能手表这样的可穿戴设备。

三是可定位

基于TDD的eMTC,利用基站侧的PRS测量,在无需新增GPS芯片的情况下就可以进行位置定位。这样一来,更有利于eMTC在物流跟踪、货物跟踪等场景的普及。

四是支持语音

没错,这货竟然支持语音,而且支持VoLTE。因此,eMTC可被广泛应用到紧急呼救相关的物联设备中。

五是支持LTE网络复用

eMTC可以基于现有LTE网络直接升级部署,和现有的LTE基站共站址共天馈。省钱才是硬道理。eMTC利用这个优势,可以实现低成本的快速部署,有利于运营商抢占市场先机。

当然,eMTC也不是每个方面都强于NB-IoT,在覆盖能力和模组成本方面,eMTC是不如NB-IoT的。所以,在具体的应用方向上,如果对语音、移动性、速率等有较高要求,则选择eMTC技术。相反,如果对这些方面要求不高,而对成本、覆盖等有更高要求,则可选择NB-IoT。具体来说,像智能物流、楼宇安防、可穿戴通话等设备,就适合采用eMTC技术。

其实,在两者诞生之初,竞争关系更为激烈。对于选择哪种网络制式,业内一直争执不休。这种争论一直持续到2017年6月。在3GPP第76次全会上,业界就移动物联网技术(包括NB-IoT和eMTC)Rel.15演进方向达成了相关共识:不再新增系统带宽低于1.4MHz的eMTC终端类型;不再新增系统带宽高于200KHz的NB-IoT终端类型。说白了,就是彻底划分开了NB-IoT和eMTC的应用界限,术业有专攻。在那之后,两者才转为了混合组网、差异化互补的合作关系。

那eMTC在实际市场应用中,又是怎样的进展呢? 在具体的商用市场上,相比于NB-IoT的高调而火热的发展,eMTC是非常低调的,至少国内市场如此。国内三大运营商,电信和联通早早地确定了在NB-IoT上的决心,并行动迅速,取得了很大的进展。但是在eMTC方面,两家就比较“淡定”了。中国联通表示会适时部署,实际上并没有明确的发展时间点,有点打太极的味道。中国电信方面,也是观望的态度,官方口径是“根据标准、产业成熟情况,适时引入”。中国移动方面其实应该对eMTC更为敏感,因为eMTC支持TDD网络(移动没有FDD牌照),但实际上,移动也是举棋不定。 中国移动虽然已在多个城市进行eMTC网络的小范围部署和验证,但没有在公开场合公布它的eMTC计划,非常低调。说白了,还是因为牌照的原因,所以中国移动采取了脚踩两只船的策略,以发展NB-IoT为主、同时顺顾eMTC技术。相比之下,以欧美日运营商为代表的海外市场,对eMTC就热情多了。 早在2017年年初,AT&T (美国和墨西哥)、KPN (荷兰)、 KDDI (日本)、NTT DOCOMO (日本)、Orange (欧洲、中东和非洲)、Telefonica (欧洲)、Telstra (澳大利亚)、TELUS (加拿大) 和Verizon (美国) 就联合宣布支持eMTC的全球部署。尤其是美国的AT&T和Verizon,都在2017年宣称部署了国家级的eMTC网络。

总而言之,虽然解读eMTC物联网,和NB-IoT有什么关系?

目前在国内的发展并没有像NB-IoT一样风风火火,但是,作为一项有自己独特优点的物联网技术,我们应该对它有更多的关注和重视。占据了标准优势的eMTC,在未来的市场竞争中,肯定会有更大的作为。

感谢本文作者:小枣君 对eMTC物联网,和NB-IoT关系的解读

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