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NB-IoT与eMTC,低功耗广域网的巅峰对决!

时间:2018-05-23   访问量:160

 

        NB-IoT(Narrow Band Internet ofThings)窄带物联网,也被称作Cat-NB1。
        eMTC增强机器类通信,也被称作Cat-M1。
        这是两种低功耗广域物联网(LPWAN),成为继5G之后最为通讯行业最为热点话题。然而随着物联网应用的蓬勃发展NB-IoT和eMTC谁更适合未来物联网成了争执不下的焦点。
        到底在当今物联网发展中,哪一种LPWAN更适合呢?
 
 
什么是LTE Cat M1,它与NB-IoT有什么不同?
 
       窄带物联网(NB-IoT)技术使用现有LTE网络或者LTE载波保护频段中的频谱资源块进行操作。它也可以使用以前由GSM使用的但是现在没有使用的200 khz带宽的频谱。
       NB-IoT规范在2016年6月在3GPP协议规范(LTE-AdvancedPro)的第13版(既3GPP Release 13)中被冻结。根据Release 13的定义,NB-IoT的技术规范如下:
下行(Downlink)链路峰值速率:250 kbps
上行(Uplink)链路峰值速率:250 kbps(多音)和20 kbps(单音)
延迟时间:1.6到10秒
双工技术:半双工
设备接收带宽:180 kHz
设备发射功率:20/23 dBm

 
        LTECat M1是专为物联网(IoT)和机器对机器(M2M)通信而专门设计的新型低功率广域(LPWA,low-power wide area)蜂窝技术。它已被开发用于支持低于1Mbps的上传/下载数据速率的低到中等数据速率应用,并且可以在半双工或全双工模式中使用。
        LTECAT M1使用现有的LTE网络进行操作,但是不同于NB-IoT(其使用未使用的频谱或者位于保护频带中的频谱进行操作)的是LTE CAT M1在与用于蜂窝应用中的相同LTE频带内进行工作。其优点之一是它具有从一个小区站点向另一个小区站点之间切换的能力,这使得可以在移动应用中使用该技术;而NB-IoT不允许从一个小区站点移动切换至另一个小区站点,因此只能用于固定应用,即仅限于单个小区站点覆盖的区域内的应用。
       由于LTE Cat M1技术能够与2G,3G和4G移动网络共存,因此它具有移动网络的所有安全和隐私功能的优点,例如支持用户身份保密性,实体认证,机密性,数据完整性以及对移动设备鉴定的功能等。
       最新的LTE CAT M1规格于2016年6月在3GPP规范(LTE-Advanced Pro)的第13版协议(3GPP Release 13,http://www.3gpp.org/release-13)中得到批准。根据Release13的定义,LTE CAT M1的技术规格如下:
部署:LTE频段带内
Downlink(下行)峰值数据速率:1 Mbps
Uplink(上行)峰值数据速率:1 Mbps
延迟时间:10-15ms
技术带宽:1.08MHz
双工技术:全双工或者半双工
发射功率等级:20/23 dBm

 
        蜂窝物联网在低功耗广域应用方面具有巨大价值,Cat-M1和Cat-NB1都具备低成本、低功耗、长续航、网络覆盖更广泛以及节点密度更高的特性。其中,Cat-M1具备相对更快的数据传输、极致的移动性、支持语音/VoLTE等,两节AA电池可以使用10年;而Cat-NB1具有超低成本以及超低功耗,但无移动性,可用于低吞吐量的物联网应用,如远程传感器、环境监测等,两节AA电池就可以维持10年以上的运行。
        值得一提的是,Cat-M1、Cat-NB1可以在很大程度上复用现在LTE FDD和TD-LTE的网络基础设施,因此通过少量的设备投资,网络就可以对未来的NB-IoT和eMTC提供支持,并不需要重新建一张网。
        单从数据上来看一般人可能会倾向于Cat-M1,可是从物联网角度来说,不一定数据决定一切。简单来说未来物联网将以爆发性增长,其增长速度将远超当年智能手机的增长速度。而大部分的物联网并非像现在的移动通讯那样需要更快的传输速率、语音功能以及移动性,更多的情况下只需要少量的数据就可以完成物联网需求,而且并不需要其移动性,而是网络覆盖率。例如大部分的机电设备、家电、能源管理、环境监测等等。这让Cat-NB1在这些方面显得更具优势,尤其对信号要求、成本要求、能耗要求、连接密集度更高的应用场景。

       经过上诉分析,虽然在大部分情况下Cat-M1和Cat-NB1都可以满足未来物联网需求,但选择更符合自身产品特性的LPWAN将会突显优势。例如:车队管理、共享单车Cat-M1可能成为首选,远程抄表、停车管理等Cat-NB1会有不错表现。
       鉴于Cat-M1和Cat-NB1优势互补的融合,高通还推出为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频芯片——MDM9206,并受到业界欢迎。如同LTE模组兼容3G和2G网络一样,设计更具通用性的通讯模组,使其销量与研制成本达到最佳平衡或许将成为未来的一大趋势。但细分市场或许能更加突显优势也未尝不可,多模的通讯模组或许在LPWAN中出现另一番景象。