eMTC物联网和NB-IoT
发布日期:2019-06-13        



 

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随着物联网应用场景的多元化,传统“短距离”物联网技术体现出一定的不足,“长距离”物联网技术的出现,恰恰弥补了这些缺陷,为行业带来了更多的发展空间。这些新兴物联网技术中,被提及最多的就是NB-IoT和LoRa。

 

除了它俩之外,还有一项技术,应用也很广泛,就是今天要讲的–eMTC。

 

很多企业为了分得物联网世界的一杯羹,纷纷加入了物联网技术的研发中。所以行业中的物联网技术标准也是多种多样。


 


从通信距离的远近,物联网通信技术可以分为短距离通信和长距离通信。

 

短距离通信:WI-Fi、蓝牙、ZigBee、Z-Wave等。

 

长距离通信:NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等。

它们的主要区别就在于功耗和距离。类似手机上网,用WI-Fi,还是数据业务。WI-Fi的覆盖范围有限,而数据业务网络已经全面覆盖。WI-Fi的功耗也是大于数据业务的。

 

NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox这些通信技术也属于蜂窝通信技术,可以划分到LPWA技术(Low Power Wide Area,低功耗广域网)中。

 

LPWA技术,覆盖距离更远,功耗更低,安全性和可靠性更高,能满足更多的行业应用。


 

NB-IoT和eMTC是怎么来的?

 

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(兆比特每秒)的终端等级Cat.1,可用于物联网中的“低速率”应用。



注意这里,Mbit/s的含义是兆比特每秒,MB/s的含义是兆字节每秒,前者是指每秒传输的比特位数,后者是指每秒传输的字节数量。MB/s中的B字母是Byte的含义,Byte是字节数,bit是位数,在计算机中每八位为一字节,也就是1Byte=8bit,是1:8的对应关系。因此1MB/s等于8Mbit/s。

 

一般我们说的网速就用MB/s或者kb/s表示,而网络带宽是指Mbps,以10M带宽为例,最快的网络下载速度就是:10÷8=1.25MB/s。

 

还有这里的Cat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。

 

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。

 

NB-IoT、eMTC两者有很多相似之处,就像同卵双胞胎一样,不过古语有云,一母生九子,九子各不同。这两位也是有区别的,看下图:


 


广覆盖、低功耗、低成本、大连接是两者的共同点。

 

eMTC相比NB-IoT具有以下五个优势:

 

一是速率高。
 

NB-IoT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。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。
 

eMTC支持语音,而且支持VoLTE(Voice over LTE,就是在LTE网络上传送声音,可实现语音和视频通话)。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基站共用站址和天馈系统。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。

 

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”。

 

中国移动虽然没有在公开场合公布其eMTC计划,但从实际进展看,是三大运营商中eMTC投入最多的一个,目前已在多个城市进行eMTC网络的小范围部署和验证。

 

总的来说,虽然eMTC目前在国内的发展并没有像NB-IoT一样风风火火,但是,作为一种可以和NB-IoT差异互补、混合组网的物联网技术,还是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,相信会有一定的作为。

 

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来源:CSDN云计算
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