运营商蜂窝物联网NB-IoT及eMTC的部署策略探讨

1、运营商蜂窝物联网 NB-IoT 及 eMTC 的部署策略探讨【摘要】 蜂窝物联网因其巨大应用前景而收到运营 商越来越广泛的重视，本文介绍了 NB-IoT 及 eMTC 技术的 发展背景，给出了 NB-IoT 及 eMTC 技术方案的亮点与区别， 并结合运营商对蜂窝物联网的部署方案研究。【关键词】 NB-LOT eMTC LPWA 运营商 物联网一、引言 移动通信正在从人和人的连接，向人与物以及物与物的 连接迈进，万物互联是必然趋势。然而当前的 4G 网络在物 与物连接上能力不足。事实上，相比蓝牙、 ZigBee 等短距离 通信技术，移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数 等特性，能够带来更

2、加丰富的应用场景，理应成为物联网的 主要连接技术。作为 LTE 的演进型技术， 4.5G 除了具有高 达 1Gbps 的峰值速率， 还意味着基于蜂窝物联网的更多连接 数，支持海量 M2M 连接以及更低时延，将助推高清视频、 VoLTE 以及物联网等应用快速普及。 蜂窝物联网正在开启一 个前所未有的广阔市场。二、高、中、低速物联网业务及对应的接入技术 物联网业务按速率可分为高、中、低三类，适用不同的无线接入技术去承载，如下图 1 所示移动运营商现网物联网业务规模尚小，主要利用 2G 网 络提供接入管道，部分采用 4G 网络。而 eMTC 和 NB-IoT 可以很大程度复用现在 FDD-LTE 和

3、 TDD-LTE 的网络基础设 施。因此通过做小量设备投资，原有网络就可以对未来的 Cat-NB1 和 Cat-M1 进行支持，并不需要重新建一张网，这 样可以大量减少网络建设和运维的成本。三、蜂窝物联网技术 NB-IoT 及 eMTC 分析3.1 NB-IoT 及 eMTC 四大共同亮点一是广覆盖， 将提供改进的室内覆盖， 在同样的频段下， NB-IoT 及 eMTC 比现有的网络增益 15dB-20dB ，极大地提升 了 LTE 网络的深度覆盖能力；二是具备支撑海量连接的能 力，一个扇区能够支持 10 万个连接，支持低延时敏感度、 超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构；三是更低 功耗

4、，终端模块的待机时间可长达 10 年；四是更低的模块 成本。3.2 NB-IoT 及 eMTC 区别相比而言， 同是基于 LTE 技术的 eMTC 协议却适应更高 的连接速率。 eMTC 是 3GPP 很早就制定的一条技术路线， 目前 eMTC 是定义高速率连接应用， 从 LTE 的 Cat3 到 Cat9、 Cat12 等不同高低速率都会存在应用，这会将与NBIoT 的发展成互补之势。NB-IoT 和 eMTC 最明显的特点就是带宽不一样， NBIoT 带宽只有 200KB ，eMTC 最低带宽也有 1.4M 。现在物联网市场应用不需要那么高的网络速率，其实有几十 KB 就够了， 类似无线抄

5、表的应用，就是通过无线连接，配上传感器来采 集数据，这对连接速率的要求不高，而速率高了，整个应用 成本也就上去了，这会对芯片、模块的设计要求也会增加， NB-IoT 在缩减成本的同时，同样可以简化产品设计的难度。目前来看，根据物联网应用状态发一些控制命令，这些 低速率的连接标准就能够满足市场应用。未来 NB-IoT 标准 在 Cat M 、 Cat1 等低速率的应用会占据大部分市场应用，同 时也会在高速率层面的展开应用。此外，从网络层面来讲， NB-IoT 和 eMTC 都是基于 LTE 技术， LTE 将来绝对是未来终端布局的一个方向。从大的方 向来看， NB-IoT 和 eMTC 未来在不

6、同的地区的市场会有不 同发展形势，当然 NB-IoT 功耗更低、带宽更小、成本更低， NB-IoT 的应用优势将会更好。四、运营商部署策略基于上述 NB-IoT 标准优势和市场应用趋势，可以看到 NB-IoT 的商用条件已经成熟， 整个产业链也将 “一触即发” ，? 脑擞 ?商、设备商、芯片厂商以及终端厂商都在为商用 “备战”， 其中国内三大运营商显得相对激进。在 NB-IoT 标准冻结之后，中国电信启动 800M 频段重 耕；中国联通今年计划在超过 5 个城市启动基于 900MHz 、 1800MHz 的 NB-IoT 外场规模组网试验及业务示范；中国移 动今年安排专项资金用于物联网行业的芯

7、片、模组、行业终 端补贴，更是制定了 2020 年中国移动物联网的目标是实现 50 亿的“大连接” 。对于三大运营商对 NB-IoT 的激进布局，从运营商的角 度看，主要是因为人与人之间的通讯相对饱和了，手机已经 现实了人手一部， 而物联网方兴未艾， 预计到 2020 年有 500 亿个终端连接到物联网中，这是一个庞大的市场驱动。目前，三大运营商都已经开启对物联网的补贴政策，NB-IoT 产业链的发展也是围绕运营商的节奏在展开。 NBIoT 需要接入公网运行，运营商上可以通过现有网络进行升级， 也可以像中国电信重耕 800M 频段一样，将部分频段拿来做 NB-IoT 的连接应用，当然这对其本身

8、的 CDMA 网络是没有 影响。NB-IoT 的连接应用在网上会更倾向于与重耕新建的网 络频段，重耕主要是将核心网和协议进行重新规划应用，在 建站的时候利用已有的频段在空中接入这一块利用起来，重 新接入。五、中国移动的具体部署分析 考虑因素：除了考物联网接入技术标准本身的技术特性 之外，会综合考虑标准成熟度、现有频段情况、设备升级改 造或网络建设难度、 成本，及与其它重要技术制式的关系等。TDD eMTC 与 NB-IOT 的比较： eMTC 与 NB-IOT 针对 不同速率业务，并非相互替代关系。但在初期侧重发展某种 接入技术方式时，需考虑以下因素：六、结束语蜂窝物联网 NB-IoT 及 eMTC 技术的出现，不仅给人们 带来了各种便利，而且推动了社会各项技术的快速发展；但 就目前来看，蜂窝物联网 NB-IoT 及 eMTC 技术在应用依然 处在技术开发的初步发展阶段，所以想要在相关领域较好的 融入物联网技术，还要不断对其应用问题展开深入的研究。参考文献1 3GPP TR 23.720. Study on architecture enhancements for Cellular Internet of Thing