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NB-IoT與eMTC,低功耗廣域網的巔峰對決!

時間:2018-05-23   訪問量:684

 

        NB-IoT(Narrow Band Internet ofThings)窄帶物聯網,也被稱作Cat-NB1。
        eMTC增強機器類通信,也被稱作Cat-M1。
        這是兩種低功耗廣域物聯網(LPWAN),成為繼5G之后最為通訊行業最為熱點話題。然而隨著物聯網應用的蓬勃發展NB-IoT和eMTC誰更適合未來物聯網成了爭執不下的焦點。
        到底在當今物聯網發展中,哪一種LPWAN更適合呢?
 
 
什么是LTE Cat M1,它與NB-IoT有什么不同?
 
       窄帶物聯網(NB-IoT)技術使用現有LTE網絡或者LTE載波保護頻段中的頻譜資源塊進行操作。它也可以使用以前由GSM使用的但是現在沒有使用的200 khz帶寬的頻譜。
       NB-IoT規范在2016年6月在3GPP協議規范(LTE-AdvancedPro)的第13版(既3GPP Release 13)中被凍結。根據Release 13的定義,NB-IoT的技術規范如下:
下行(Downlink)鏈路峰值速率:250 kbps
上行(Uplink)鏈路峰值速率:250 kbps(多音)和20 kbps(單音)
延遲時間:1.6到10秒
雙工技術:半雙工
設備接收帶寬:180 kHz
設備發射功率:20/23 dBm

 
        LTECat M1是專為物聯網(IoT)和機器對機器(M2M)通信而專門設計的新型低功率廣域(LPWA,low-power wide area)蜂窩技術。它已被開發用于支持低于1Mbps的上傳/下載數據速率的低到中等數據速率應用,并且可以在半雙工或全雙工模式中使用。
        LTECAT M1使用現有的LTE網絡進行操作,但是不同于NB-IoT(其使用未使用的頻譜或者位于保護頻帶中的頻譜進行操作)的是LTE CAT M1在與用于蜂窩應用中的相同LTE頻帶內進行工作。其優點之一是它具有從一個小區站點向另一個小區站點之間切換的能力,這使得可以在移動應用中使用該技術;而NB-IoT不允許從一個小區站點移動切換至另一個小區站點,因此只能用于固定應用,即僅限于單個小區站點覆蓋的區域內的應用。
       由于LTE Cat M1技術能夠與2G,3G和4G移動網絡共存,因此它具有移動網絡的所有安全和隱私功能的優點,例如支持用戶身份保密性,實體認證,機密性,數據完整性以及對移動設備鑒定的功能等。
       最新的LTE CAT M1規格于2016年6月在3GPP規范(LTE-Advanced Pro)的第13版協議(3GPP Release 13,http://www.3gpp.org/release-13)中得到批準。根據Release13的定義,LTE CAT M1的技術規格如下:
部署:LTE頻段帶內
Downlink(下行)峰值數據速率:1 Mbps
Uplink(上行)峰值數據速率:1 Mbps
延遲時間:10-15ms
技術帶寬:1.08MHz
雙工技術:全雙工或者半雙工
發射功率等級:20/23 dBm

 
        蜂窩物聯網在低功耗廣域應用方面具有巨大價值,Cat-M1和Cat-NB1都具備低成本、低功耗、長續航、網絡覆蓋更廣泛以及節點密度更高的特性。其中,Cat-M1具備相對更快的數據傳輸、極致的移動性、支持語音/VoLTE等,兩節AA電池可以使用10年;而Cat-NB1具有超低成本以及超低功耗,但無移動性,可用于低吞吐量的物聯網應用,如遠程傳感器、環境監測等,兩節AA電池就可以維持10年以上的運行。
        值得一提的是,Cat-M1、Cat-NB1可以在很大程度上復用現在LTE FDD和TD-LTE的網絡基礎設施,因此通過少量的設備投資,網絡就可以對未來的NB-IoT和eMTC提供支持,并不需要重新建一張網。
        單從數據上來看一般人可能會傾向于Cat-M1,可是從物聯網角度來說,不一定數據決定一切。簡單來說未來物聯網將以爆發性增長,其增長速度將遠超當年智能手機的增長速度。而大部分的物聯網并非像現在的移動通訊那樣需要更快的傳輸速率、語音功能以及移動性,更多的情況下只需要少量的數據就可以完成物聯網需求,而且并不需要其移動性,而是網絡覆蓋率。例如大部分的機電設備、家電、能源管理、環境監測等等。這讓Cat-NB1在這些方面顯得更具優勢,尤其對信號要求、成本要求、能耗要求、連接密集度更高的應用場景。

       經過上訴分析,雖然在大部分情況下Cat-M1和Cat-NB1都可以滿足未來物聯網需求,但選擇更符合自身產品特性的LPWAN將會突顯優勢。例如:車隊管理、共享單車Cat-M1可能成為首選,遠程抄表、停車管理等Cat-NB1會有不錯表現。
       鑒于Cat-M1和Cat-NB1優勢互補的融合,高通還推出為Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多頻芯片——MDM9206,并受到業界歡迎。如同LTE模組兼容3G和2G網絡一樣,設計更具通用性的通訊模組,使其銷量與研制成本達到最佳平衡或許將成為未來的一大趨勢。但細分市場或許能更加突顯優勢也未嘗不可,多模的通訊模組或許在LPWAN中出現另一番景象。