eMTC物聯網和NB-IoT
發布日期:2019-06-13        



 

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隨著物聯網應用場景的多元化,傳統“短距離”物聯網技術體現出一定的不足,“長距離”物聯網技術的出現,恰恰彌補了這些缺陷,為行業帶來了更多的發展空間。這些新興物聯網技術中,被提及最多的就是NB-IoT和LoRa。

 

除了它倆之外,還有一項技術,應用也很廣泛,就是今天要講的–eMTC。

 

很多企業為了分得物聯網世界的一杯羹,紛紛加入了物聯網技術的研發中。所以行業中的物聯網技術標準也是多種多樣。


 


從通信距離的遠近,物聯網通信技術可以分為短距離通信和長距離通信。

 

短距離通信:WI-Fi、藍牙、ZigBee、Z-Wave等。

 

長距離通信:NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等。

它們的主要區別就在于功耗和距離。類似手機上網,用WI-Fi,還是數據業務。WI-Fi的覆蓋范圍有限,而數據業務網絡已經全面覆蓋。WI-Fi的功耗也是大于數據業務的。

 

NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox這些通信技術也屬于蜂窩通信技術,可以劃分到LPWA技術(Low Power Wide Area,低功耗廣域網)中。

 

LPWA技術,覆蓋距離更遠,功耗更低,安全性和可靠性更高,能滿足更多的行業應用。


 

NB-IoT和eMTC是怎么來的?

 

作為LTE的締造者,3GPP組織一直將物聯網作為LTE的重要演進方向。

 

早在2008年,LTE的第一個版本R8(Release 8)中,除了有滿足寬帶多媒體應用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等終端等級外,也有上行峰值速率僅有5Mbit/s(兆比特每秒)的終端等級Cat.1,可用于物聯網中的“低速率”應用。



注意這里,Mbit/s的含義是兆比特每秒,MB/s的含義是兆字節每秒,前者是指每秒傳輸的比特位數,后者是指每秒傳輸的字節數量。MB/s中的B字母是Byte的含義,Byte是字節數,bit是位數,在計算機中每八位為一字節,也就是1Byte=8bit,是1:8的對應關系。因此1MB/s等于8Mbit/s。

 

一般我們說的網速就用MB/s或者kb/s表示,而網絡帶寬是指Mbps,以10M帶寬為例,最快的網絡下載速度就是:10÷8=1.25MB/s。

 

還有這里的Cat是Category的縮寫,“種類,分類”的意思。Cat.X說的就是UE-Category,UE是用戶設備(User Equipment )。Cat.X這個值就是用來衡量用戶終端設備無線性能的,說白了就是用來劃分終端速率(等級)的。

 

在LTE發展初期,Cat.1并沒有被業界所關注。隨著可穿戴設備的逐漸普及,Cat.1才逐漸被業界重視。

 

但是,Cat.1終端需要使用2根天線,對體積敏感度極高的可穿戴設備來說仍然“要求過高”(一般只配備1根天線)。

 

所以,在R12/R13中,3GPP多次針對物聯網進行優化。

 

首先是在R12中增加了新終端等級Cat.0,放棄了對MIMO(多天線)的支持,簡化為半雙工,峰值速率降低為1Mbit/s,終端復雜度降低為普通LTE終端的40%。這樣一來,初步達到了物聯網的成本要求。

 

但是,雖然Cat.0終端的信道帶寬降至1.4MHz,但射頻的接收帶寬仍為20MHz(太大)。

 

于是,3GPP在R13中又新增Cat.M1等級的終端,信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz,終端復雜度進一步降低。

 

而Cat.M1,也就是我們的eMTC。

 

這就是eMTC的來源。

 

此外,3GPP在R13中同時新增了一個Cat.NB-1,它的接收帶寬僅180kHz。

 

這個Cat.NB-1,就是我們的NB-IoT。

 

eMTC的全名有點長,是enhanced Machine-Type Communication,增強型機器類型通信。(在之前的3GPP R12版本,叫做Low-Cost MTC)它還有一個名字,叫做LTE-M,LTE-Machine-to-Machine,LTE-機器到機器。也就是說,是機器之間用LTE通信,非常直白了,適用于物聯的LTE網絡。

 

NB-IoT、eMTC兩者有很多相似之處,就像同卵雙胞胎一樣,不過古語有云,一母生九子,九子各不同。這兩位也是有區別的,看下圖:


 


廣覆蓋、低功耗、低成本、大連接是兩者的共同點。

 

eMTC相比NB-IoT具有以下五個優勢:

 

一是速率高。
 

NB-IoT為了保證低功耗,所以速率很慢。但是eMTC不一樣,它支持上下行最大1Mbps的峰值速率。在保證覆蓋和功耗的基礎上,能達到這個速率已經很不錯了。這個速率,足以支撐更豐富的物聯應用,如低速視頻、語音等。

 

二是移動性。
 

NB-IoT的移動性差,只支持重選,不支持切換。所以,它一般都用于不怎么需要動的領域,例如水表電表及路燈井蓋。但eMTC不同,它支持連接態的移動性,物聯網用戶可以無縫切換,保障用戶體驗。因此,eMTC更適用于智能手表這樣的可穿戴設備。

 

三是可定位。
 

基于TDD的eMTC,利用基站側的PRS測量,在無需新增GPS芯片的情況下就可以進行位置定位。這樣一來,更有利于eMTC在物流跟蹤、貨物跟蹤等場景的普及。

 

四是支持語音。
 

eMTC支持語音,而且支持VoLTE(Voice over LTE,就是在LTE網絡上傳送聲音,可實現語音和視頻通話)。因此,eMTC可被廣泛應用到緊急呼救相關的物聯設備中。

 

五是支持LTE網絡復用。
 

eMTC可以基于現有LTE網絡直接升級部署,和現有的LTE基站共用站址和天饋系統。eMTC利用這個優勢,可以實現低成本的快速部署,有利于運營商搶占市場先機。

 

當然,eMTC也不是每個方面都強于NB-IoT,在覆蓋能力和模組成本方面,eMTC是不如NB-IoT的。

 

所以,在具體的應用方向上,如果對語音、移動性、速率等有較高要求,則選擇eMTC技術。相反,如果對這些方面要求不高,而對成本、覆蓋等有更高要求,則可選擇NB-IoT。具體來說,像智能物流、樓宇安防、可穿戴通話等設備,就適合采用eMTC技術。

 

那eMTC在實際市場應用中,又是怎樣的進展呢?
 

在具體的商用市場上,相比于NB-IoT的高調而火熱的發展,eMTC是非常低調的,至少國內市場如此。

 

國內三大運營商,電信和聯通早早地確定了在NB-IoT上的決心,并行動迅速,取得了很大的進展。但是在eMTC方面,兩家就比較“淡定”了。中國聯通表示會適時部署,實際上并沒有明確的發展時間點,有點打太極的味道。中國電信方面,也是觀望的態度,官方口徑是“根據標準、產業成熟情況,適時引入”。

 

中國移動雖然沒有在公開場合公布其eMTC計劃,但從實際進展看,是三大運營商中eMTC投入最多的一個,目前已在多個城市進行eMTC網絡的小范圍部署和驗證。

 

總的來說,雖然eMTC目前在國內的發展并沒有像NB-IoT一樣風風火火,但是,作為一種可以和NB-IoT差異互補、混合組網的物聯網技術,還是該對它有更多的關注和重視。占據了標準優勢的eMTC,在未來的市場競爭中,相信會有一定的作為。

 

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來源:CSDN云計算
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