房超 潘旭暉

?

NB-IoT和eMTC協(xié)同發(fā)展及應(yīng)用場(chǎng)景探討

房超 潘旭暉

浪潮樂金數(shù)字移動(dòng)通信有限公司，山東 煙臺(tái) 264006

在萬物互互聯(lián)通、云數(shù)據(jù)等技術(shù)不斷深刻變化升級(jí)的背景下，NB-IoT作為國(guó)內(nèi)一種新興技術(shù)，在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中備受關(guān)注。雖支持低功耗、覆蓋廣、成本低的一些移動(dòng)、定位場(chǎng)景，但在現(xiàn)有實(shí)際應(yīng)用中，還未能全部滿足這一要求，而在其他網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，還未能形成替代。然而在大量場(chǎng)景的需求中，eMTC對(duì)LTE進(jìn)行優(yōu)化、裁剪后，在物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的廣泛應(yīng)用中，彌補(bǔ)了NB-IoT中的不足，形成了互補(bǔ)的關(guān)系，尤其在一些應(yīng)急場(chǎng)景等方面表現(xiàn)得更突出、明顯，如電梯衛(wèi)士、智能公交站牌、公共自行車管理等場(chǎng)景中。

NB-IOT；eMTC，LTE；協(xié)同發(fā)展；應(yīng)用場(chǎng)景

1 NB-IoT和eMTC技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)演進(jìn)

1.1 NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)

2015年9月，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與3GPP的正式協(xié)議一經(jīng)簽訂，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)需求便呈現(xiàn)出日益發(fā)展壯大的趨勢(shì)，并大量應(yīng)用于移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)領(lǐng)域。2016年6月，3GPP成為NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)中的重要規(guī)范依據(jù)，表示著相關(guān)技術(shù)規(guī)范工作圓滿完成。2016年底，又相繼測(cè)試了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)中的尺寸、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力等相關(guān)技術(shù)性能指標(biāo)[1]。

1.2 LTE-M標(biāo)準(zhǔn)

LTE是在2G網(wǎng)絡(luò)到3G網(wǎng)絡(luò)平滑過渡中，在移動(dòng)通信技術(shù)的長(zhǎng)期演變中形成的，在Release 14標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)MTC支持附加步驟。其中最明顯的特征是可以在一定程度上降低設(shè)備成本。如果與Release13設(shè)備進(jìn)行比較，其特點(diǎn)較為顯著：覆蓋廣、低消耗，如果消耗增加到15?dB的情況下，依然會(huì)正常運(yùn)行。

1.3 3GPP推動(dòng)M-IoT有序發(fā)展

3GPP在會(huì)議中指出，在與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)達(dá)成的兩項(xiàng)共識(shí)中：高于其標(biāo)準(zhǔn)的NB-IoT的終端類型，或者低于規(guī)定eMTC的終端類型，都不再增加[2]。在R.15技術(shù)的演變過程中，3GPP對(duì)NB-IoT和eMTC的未來健康發(fā)展，進(jìn)行了協(xié)議，在共建持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，兩者形成互補(bǔ)模式，求得共同發(fā)展。

2 NB-IoT和eMTC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況

當(dāng)前，在世界范圍內(nèi)，已經(jīng)有許多國(guó)家相繼對(duì)NB-IoT和增強(qiáng)機(jī)器類的通信技術(shù)進(jìn)行了大力度的研發(fā)，以應(yīng)對(duì)日益發(fā)展的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)需求，并逐步加快腳步，加緊對(duì)窄帶物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)布局的不斷擴(kuò)展、推進(jìn)程度[3]。如今已經(jīng)有諸多的系統(tǒng)廠家、芯片公司對(duì)其進(jìn)行了大量的投資?？傮w來看，芯片雙頻已經(jīng)在各行各業(yè)中大量使用，成為行業(yè)的標(biāo)配。2017年，eMTC遍布全球。

3 NB-IoT和eMTC技術(shù)對(duì)比分析

eMTC是增強(qiáng)機(jī)器類的通信技術(shù)，NB-IoT是窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，二者之間有明顯技術(shù)差異。在業(yè)務(wù)類型上，所支持的范圍略有不同。但在LPWA業(yè)務(wù)中幾乎都可應(yīng)用。

從兩者之間共同的特點(diǎn)來看，面向的都是低速物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。NB-IoT作為國(guó)內(nèi)一種新技術(shù)，不具備移動(dòng)性能，也不支持語音業(yè)務(wù)，而NB-IoT具有有限移動(dòng)性，同時(shí)也支持語音業(yè)務(wù)，數(shù)據(jù)傳輸快等特點(diǎn)，對(duì)于移動(dòng)性、關(guān)鍵業(yè)務(wù)、語音、要求時(shí)延的物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域更具優(yōu)勢(shì)[4]。如果兩種技術(shù)在結(jié)合各自優(yōu)勢(shì)的情況下發(fā)揮相互補(bǔ)充的特點(diǎn)，便可以促進(jìn)對(duì)應(yīng)用場(chǎng)景的廣泛需求。

4 NB-IoT和eMTC協(xié)同部署建議和應(yīng)用場(chǎng)景

4.1物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)需求

需求1：根據(jù)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)率搶占業(yè)務(wù)發(fā)展市場(chǎng)。

（1）不斷降低終端成本的基礎(chǔ)上，培育產(chǎn)業(yè)走向成熟，擴(kuò)大業(yè)務(wù)規(guī)模；

（2）經(jīng)過市場(chǎng)數(shù)據(jù)調(diào)查：物聯(lián)網(wǎng)蜂窩技術(shù)將在18年3月份可達(dá)1?890萬，19年3月份可達(dá)1.45億；而傳統(tǒng)蜂窩技術(shù)在18年3月可達(dá)7?159萬，19年3月可達(dá)14.3億。

需求2：物聯(lián)網(wǎng)蜂窩技術(shù)具有覆蓋性廣、垂直化、碎片化特征。

（1）在行業(yè)特征中，物聯(lián)網(wǎng)蜂窩技術(shù)具有井噴式爆發(fā)優(yōu)勢(shì)，而傳統(tǒng)行業(yè)業(yè)務(wù)的升級(jí)是在迭代的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，然而兩者從整體觀看，都具有碎片化特征。

（2）NB-IoT技術(shù)在初期，重點(diǎn)集中在公共事業(yè)、城市等領(lǐng)域范圍。如今，電子技術(shù)、農(nóng)業(yè)監(jiān)測(cè)等的不斷升級(jí)，會(huì)給這些領(lǐng)域的發(fā)展帶來長(zhǎng)尾效應(yīng)[5]。

4.2 NB-IoT和eMTC國(guó)內(nèi)外運(yùn)營(yíng)商部署情況

4.2.1國(guó)外運(yùn)營(yíng)商部署情況

從全球范圍觀看，NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的部署主要分布于中國(guó)、歐洲；eMTC技術(shù)則主要分布于美國(guó)。2017年，德國(guó)推出了窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并逐步推廣到了西歐主要國(guó)家。隨后世界其他國(guó)家也宣布加入研發(fā)隊(duì)伍，支持研究應(yīng)用該技術(shù)。另?yè)?jù)世界通信組織預(yù)測(cè)，3年內(nèi)，NB-IoT技術(shù)將會(huì)在世界各地實(shí)現(xiàn)落地。

4.2.2國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商物聯(lián)網(wǎng)部署情況

在世界各國(guó)陸續(xù)開始推廣NB-IoT的同時(shí)，我國(guó)國(guó)內(nèi)也將其納入計(jì)劃節(jié)點(diǎn)中。2017年年底已經(jīng)開始了外場(chǎng)試點(diǎn)測(cè)驗(yàn)，主要驗(yàn)證其覆蓋和組網(wǎng)的性能，隨后便可推進(jìn)兩項(xiàng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，共同推進(jìn)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

4.3 NB-IoT和eMTC協(xié)同部署

在部署技術(shù)芯片時(shí)，需要根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合來選擇，將這兩種技術(shù)融合在一起，部署的頻率與頻譜使用情況同步，而且功耗更低、覆蓋更廣，兩種技術(shù)所擁有的優(yōu)勢(shì)會(huì)同時(shí)發(fā)揮作用，應(yīng)變能力激增。

4.4 NB-IoT和eMTC應(yīng)用場(chǎng)景

從應(yīng)用場(chǎng)合來看，具體有監(jiān)控類應(yīng)用場(chǎng)景，比如汽車類業(yè)務(wù)；有交互協(xié)同類的應(yīng)用場(chǎng)景，比如穿戴類的業(yè)務(wù)；有采集數(shù)據(jù)類的應(yīng)用場(chǎng)景，比如遠(yuǎn)程抄表類業(yè)務(wù)。

在大規(guī)模配置終端后，窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)主要用來降低運(yùn)營(yíng)成本、降低功耗消費(fèi)、迅速建立連接等，特別是在200?kHz的應(yīng)用場(chǎng)合中可以大量使用。增強(qiáng)機(jī)器類的通信技術(shù)，只有在大寬帶的應(yīng)用下，才能配合使用。此技術(shù)雖然具有成本高的不足，但也具有滿足任何數(shù)據(jù)傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)。

在協(xié)同發(fā)展的基礎(chǔ)上，兩項(xiàng)技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)，可以起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相輔相成的作用。在窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)難以支持甚至滿足移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的情況下，可以采用增強(qiáng)機(jī)器類通信的方式，補(bǔ)充業(yè)務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。當(dāng)前窄帶物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用主要是在靜止、半靜止等狀態(tài)下對(duì)極少量的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，而在加入增強(qiáng)機(jī)器類通信技術(shù)后，可以滿足數(shù)據(jù)在任何時(shí)候、任何速度、任何需求的傳輸，支持各行業(yè)大量業(yè)務(wù)發(fā)展。

5結(jié)束語

作為兩種不同的技術(shù)，在很多場(chǎng)合下均可實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展的效果，并形成互相補(bǔ)充、互相促進(jìn)的關(guān)系，共同對(duì)世界物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)形成良好的補(bǔ)充與完善，完全不存在取締一說。隨著電子技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等的不斷發(fā)展，相信在不久的未來，在兩項(xiàng)技術(shù)共同發(fā)展的基礎(chǔ)上，以此為核心優(yōu)勢(shì)的各類移動(dòng)通信設(shè)備將會(huì)在世界各國(guó)普及，不僅會(huì)在工作中應(yīng)用，而且也會(huì)在人們的生活中提供更多便利，更會(huì)開花結(jié)果，潤(rùn)物細(xì)無聲，悄然而又深刻地影響、改變世界的發(fā)展。

[1]戴國(guó)華，余駿華.窄帶物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)生背景、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展以及特性和業(yè)務(wù)研究[J].移動(dòng)通信，2016（7）：33-38.

[2]陳凱，徐菲.NB-IOT與e MTC產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況[EB/OL].[2017-06-07].http://www.sohu.com/a/146625606_673855.

[3]趙靜.低速率物聯(lián)網(wǎng)蜂窩通信技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].移動(dòng)通信，2016，40（7）：27-30.

[4]邢宇龍，張力方，胡云.移動(dòng)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)方案研究[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2016（11）：87-92.

[5]陳毅雯，張平，鄢勤.基于LTE-M蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用試點(diǎn)探討[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2016（5）：21-24.

Development and application of NB-IoT and eMTC

Fang Chao Pan Xuhui

Wave LG digital Mobile Communications Co., Ltd., Shandong Yantai 264006

Today, in all things, the cloud data etc are mutually connected technology under the background of profound changes to upgrade continuously, NB-IoT as an emerging technology in mainland China, has attracted much attention in the Internet market, although support low power consumption, wide coverage, low cost of some mobile, positioning, but in practical applications, the existing application also failes to meet all the requirements, and in other network technology, whicly also failes to form. In the demand for a large number of scenarios, however, eMTC optimizes the LTE, after cutting, the scene

NB-IoT; EMTC, LTE; coordinated development; Application scenarios

TN929.5；TP391.4

A