《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一文看懂NB-IoT與eMTC的技術(shù)比較

2018-03-31
關(guān)鍵詞: 移動通信 NB-IOT eMTC

伴隨移動通信技術(shù)的不斷發(fā)展,低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)等物聯(lián)網(wǎng)迎來了快速發(fā)展。


NB-IoTeMTC的技術(shù)比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略。

  

從全球運營商來看,AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus等都先后開展了eMTC的商用。

  

在我國,中國電信率先起跑,在確立了800MHz組網(wǎng)能力之后,計劃建設(shè)30萬NB-IoT基站;中國聯(lián)通與Jasper簽訂雙排他協(xié)議,早早確定了NB-IoT作為發(fā)展方向;而最早提出發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的中國移動,卻在NB-IoT與eMTC之間徘徊不定,這中間的原因,主要是兩種制式各有所長,而中國移動TDD網(wǎng)絡(luò)也決定了其決策上的糾結(jié)性。

  

本文將試圖從需求、技術(shù)、現(xiàn)狀等角度來分析我國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的推廣策略。

  

一、三大運營商目前的口徑

  

先看中國聯(lián)通,中國聯(lián)通近期宣布將于2018年適時部署eMTC網(wǎng)絡(luò);上周的股東大會上王曉初董事長也介紹:“長遠(yuǎn)來看,我們更關(guān)注eMTC。因為需要高流量、低時延。如車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用場景,一定是5G+eMTC的結(jié)合。”從以上口徑看,聯(lián)通打了個太極,實則沒有明確的eMTC發(fā)展計劃。

  

再看中國電信,中國電信基本不提eMTC,據(jù)悉其官方口徑是“根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)成熟情況,適時引入”。顯然,中國電信也沒有明確的eMTC發(fā)展計劃,屬于邊走邊看。

  

最后看中國移動,中國移動雖然沒有在公開場合公布其eMTC計劃,但從實際進(jìn)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(jìn)行eMTC網(wǎng)絡(luò)的小范圍部署和驗證。筆者推測,由于TDD牌照、NB-IoT暫不支持TDD等原因,一方面中國移動反復(fù)宣稱將以NB-IoT技術(shù)為主,給政府組織施壓、力促FDD牌照的獲取;另一方面移動也不敢保證一定能獲取到FDD牌照、至少短期內(nèi)不一定能獲取到,因此中國移動采取了腳踩兩只船的策略,以發(fā)展NB-IoT為主、同時順顧eMTC技術(shù)。

  

二、NB-IoT與eMTC技術(shù)比較

  

同屬低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)技術(shù),兩者在技術(shù)上互有優(yōu)劣。NB-IoT的主要優(yōu)勢是成本更低、覆蓋更廣、小區(qū)容量預(yù)計也更大,eMTC的主要優(yōu)勢則是速率更高、可移動性更好、可支持語音。兩者的詳細(xì)比較如下:

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不難看出,NB-IoT和eMTC都屬于窄帶LTE技術(shù),這也意味著它們可以利用現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施和頻譜,不過相比現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)來說,NB-IoT和eMTC在傳輸速率上都進(jìn)行了大大的降低。 


NB-IoT使用的帶寬大約為200KHz,支持100Kbps以下速率傳輸?shù)土髁繑?shù)據(jù);而eMTC技術(shù)則使用的是1.4MHz帶寬,最高數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)1Mbps。 


而這也使得終端和核心網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性進(jìn)一步降低,可實現(xiàn)更低功耗延長續(xù)航時間,通過冗余傳輸實現(xiàn)更深覆蓋。完全符合目前物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對于傳輸速率要求不高,低功耗、低成本的需求。 


NB-IoT技術(shù)具有以下優(yōu)勢:


(1)強(qiáng)連接:穿墻能力上比Cat.4 LTE提升20dB增益,在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50-100倍的接入數(shù)。一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu);

(2)超低功耗:由于NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、低速率應(yīng)用,因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小,設(shè)備續(xù)航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年甚至十年以上;

(3)深度覆蓋:能實現(xiàn)比GSM高20db的覆蓋增益,相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力;(4)低成本:NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò),可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò),以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級;同時低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優(yōu)勢。(

5)安全性:繼承4G網(wǎng)絡(luò)安全能力,支持雙向鑒權(quán)以及空口嚴(yán)格加密,確保用戶數(shù)據(jù)的安全性;

(6)穩(wěn)定可靠:能提供電信級的可靠性接入,有效支撐IoT應(yīng)用和智慧城市解決方案。 


與NB-IoT技術(shù)相比,eMTC同樣具有以上諸多特點,不過在信號覆蓋深度(穿墻能力比Cat.4 LTE提升15dB增益)、功耗、成本上則不同于NB-IoT。不過eMTC優(yōu)勢則在于傳輸速率更快,更低延時(100ms級,NB-IoT是秒級),支持移動性、FDD、定位、支持VoLTE語音通信等。不過,當(dāng)3GPP Release 14標(biāo)準(zhǔn)的NB -IoT 出來之后也能夠支持定位和一定的移動性等特性。 


從上面的介紹,我們不難看出,eMTC和NB-IoT各具優(yōu)勢,并在特性上有一定的覆蓋,同時很難有非常清晰的界限。對于二者的關(guān)系,高通認(rèn)為,兩項技術(shù)之間是互補(bǔ)的關(guān)系,并各自適用于不同的物聯(lián)網(wǎng)使用情境,同時,LTE窄帶技術(shù)和現(xiàn)有2G/GSM多模共存。


下面從NB-IoT與eMTC的技術(shù)比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

三、應(yīng)用策略分析與建議

  

新技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用不可能僅由其本身的技術(shù)特點所能決定,還同時受到用戶的需求、政策的扶持、產(chǎn)業(yè)鏈的推廣等因素的影響。

  

1、業(yè)務(wù)需求

  

第一類業(yè)務(wù):水表、電表、燃?xì)獗怼⒙窡?、井蓋、垃圾筒等行業(yè)/場景,具有靜止、數(shù)據(jù)量很小、時延要求不高等特點,但對工作時長、設(shè)備成本、網(wǎng)絡(luò)覆蓋等有較嚴(yán)格的要求。針對此類業(yè)務(wù),技術(shù)上NB-IoT更合適。


從NB-IoT與eMTC的技術(shù)比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

第二類業(yè)務(wù):電梯、智能穿戴、物流跟蹤等行業(yè)/場景,則對數(shù)據(jù)量、移動性、時延有一定的要求。針對這類業(yè)務(wù),技術(shù)上eMTC則更勝一籌。


由此可見,不同行業(yè)和應(yīng)用場景有不同的技術(shù)要求,從業(yè)務(wù)需求上看三大運營商應(yīng)當(dāng)對NB-IoT和eMTC均不排斥。

  

2、可替代性

  

針對第一類業(yè)務(wù),GSM/GPRS/EDGE因為產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展成熟、成本低、且支持移動性和語音等原因,可以在一定程度上替代NB-IoT;但由于覆蓋、功耗、小區(qū)容量等原因,完全頂替是不可能的。

  

針對第二類業(yè)務(wù),CAT.0因為速率、移動性、語音等方面等均與eMTC相當(dāng),也可以在一定程度上替代eMTC,劣勢是功耗、覆蓋等;進(jìn)一步,CAT.1以及WCDMA/HSPA也可在較小程度上可以臨時頂替eMTC技術(shù)。

  

因此,如果有完善的GSM/GPRS/EDGE網(wǎng)絡(luò),則NB-IoT就會顯得不是那么刻不容緩;如果有LTE CAT.0網(wǎng)絡(luò),則eMTC也可以不必太著急和必須。

  

3、三大運營商網(wǎng)絡(luò)特點

  

中國聯(lián)通的2G網(wǎng)絡(luò)(GSM)覆蓋較差、已經(jīng)開始退網(wǎng);3G網(wǎng)絡(luò)(WCDMA)優(yōu)勢明顯,可承載語音和中低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);4G網(wǎng)絡(luò)(TD-LTE/FDD LTE)則中規(guī)中矩,沒有CAT.0/CAT.1網(wǎng)絡(luò)。

  

中國電信的2G網(wǎng)絡(luò)(CDMA 1X)覆蓋一般;3G網(wǎng)絡(luò)(EVDO)劣勢明顯,無法承載語音;4G網(wǎng)絡(luò)(TD-LTE/FDD LTE)則有一定優(yōu)勢,且CAT.1、VoLTE等業(yè)務(wù)也即將全網(wǎng)商用 。

  

中國移動的2G網(wǎng)絡(luò)(GSM)覆蓋非常完善,可以承載語音和極低速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù);3G網(wǎng)絡(luò)(TD-SCDMA)劣勢明顯,無法承載語音;4G網(wǎng)絡(luò)(TD-LTE)也一定劣勢:沒有FDD牌照,沒有CAT.0/CAT.1網(wǎng)絡(luò)。

  

綜上,中國聯(lián)通對NB-IoT應(yīng)當(dāng)有很強(qiáng)需求,對eMTC有一定需求、但不強(qiáng)烈;中國電信對NB-IoT則有迫切需求,eMTC則可有可無;中國移動對NB-IoT應(yīng)當(dāng)有較強(qiáng)訴求,對eMTC也有一定需求。即:

  

NB-IoT:中國電信>中國聯(lián)通>中國移動

  

eMTC: 中國移動>中國聯(lián)通>中國電信


4、政策導(dǎo)向


eMTC是3GPP匆忙之下的產(chǎn)物,特點不夠鮮明;NB-IoT則相對來說討論的更加充分、針對性更強(qiáng),華為公司等是技術(shù)主導(dǎo)者之一、并有眾多中國企業(yè)參與,有一定話語權(quán)和專利部署。

  

在此情況下,結(jié)合目前的發(fā)展情況,我國政府和行業(yè)組織應(yīng)該會優(yōu)先發(fā)展NB-IoT技術(shù),eMTC在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成熟、業(yè)務(wù)需求迫切的情況下,也會給予支持。


5、應(yīng)用策略分析與建議

 

從NB-IoT與eMTC的技術(shù)比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

基于上述分析,我們認(rèn)為和建議:

  

中國聯(lián)通:

  

在2G退網(wǎng)完成之前,需盡快發(fā)展和完善NB-IoT技術(shù);

  

eMTC則作好技術(shù)儲備即可,待國外已成熟應(yīng)用、國內(nèi)業(yè)務(wù)需求明朗時,通過升級軟件等方式快速上線,2018年全網(wǎng)商用應(yīng)該沒必要。

  

中國電信:

  

需全力發(fā)展NB-IoT技術(shù)(以及VoLTE);

  

在CAT.1普遍推廣的情況下,eMTC可采用跟隨策略,讓移動和聯(lián)通先去淌一淌。

  

中國移動:

  

NB-IoT可采用同步跟進(jìn)策略、保持一定程度的觀望,讓電信和聯(lián)通稍為先淌一淌,但也不可落后太多;

  

eMTC則需要相對更積極些,不可吊在一顆樹(NB-IoT)上,可借鑒國外運營商的成功經(jīng)驗,在國內(nèi)進(jìn)行適度推廣、引領(lǐng)。


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