運(yùn)營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT及eMTC的部署策略探討

1、運(yùn)營商蜂窩物聯(lián)網(wǎng) NB-IoT 及 eMTC 的部署策略探討【摘要】 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)因其巨大應(yīng)用前景而收到運(yùn)營 商越來越廣泛的重視，本文介紹了 NB-IoT 及 eMTC 技術(shù)的 發(fā)展背景，給出了 NB-IoT 及 eMTC 技術(shù)方案的亮點(diǎn)與區(qū)別， 并結(jié)合運(yùn)營商對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的部署方案研究?！娟P(guān)鍵詞】 NB-LOT eMTC LPWA 運(yùn)營商 物聯(lián)網(wǎng)一、引言 移動通信正在從人和人的連接，向人與物以及物與物的 連接邁進(jìn)，萬物互聯(lián)是必然趨勢。然而當(dāng)前的 4G 網(wǎng)絡(luò)在物 與物連接上能力不足。事實(shí)上，相比藍(lán)牙、 ZigBee 等短距離 通信技術(shù)，移動蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動以及大連接數(shù) 等特性，能夠帶來更

2、加豐富的應(yīng)用場景，理應(yīng)成為物聯(lián)網(wǎng)的 主要連接技術(shù)。作為 LTE 的演進(jìn)型技術(shù)， 4.5G 除了具有高 達(dá) 1Gbps 的峰值速率， 還意味著基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的更多連接 數(shù)，支持海量 M2M 連接以及更低時(shí)延，將助推高清視頻、 VoLTE 以及物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用快速普及。 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在開啟一 個前所未有的廣闊市場。二、高、中、低速物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)及對應(yīng)的接入技術(shù) 物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)按速率可分為高、中、低三類，適用不同的無線接入技術(shù)去承載，如下圖 1 所示移動運(yùn)營商現(xiàn)網(wǎng)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)規(guī)模尚小，主要利用 2G 網(wǎng) 絡(luò)提供接入管道，部分采用 4G 網(wǎng)絡(luò)。而 eMTC 和 NB-IoT 可以很大程度復(fù)用現(xiàn)在 FDD-LTE 和

3、 TDD-LTE 的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè) 施。因此通過做小量設(shè)備投資，原有網(wǎng)絡(luò)就可以對未來的 Cat-NB1 和 Cat-M1 進(jìn)行支持，并不需要重新建一張網(wǎng)，這 樣可以大量減少網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)維的成本。三、蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù) NB-IoT 及 eMTC 分析3.1 NB-IoT 及 eMTC 四大共同亮點(diǎn)一是廣覆蓋， 將提供改進(jìn)的室內(nèi)覆蓋， 在同樣的頻段下， NB-IoT 及 eMTC 比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益 15dB-20dB ，極大地提升 了 LTE 網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋能力；二是具備支撐海量連接的能 力，一個扇區(qū)能夠支持 10 萬個連接，支持低延時(shí)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)；三是更低 功耗

4、，終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長達(dá) 10 年；四是更低的模塊 成本。3.2 NB-IoT 及 eMTC 區(qū)別相比而言， 同是基于 LTE 技術(shù)的 eMTC 協(xié)議卻適應(yīng)更高 的連接速率。 eMTC 是 3GPP 很早就制定的一條技術(shù)路線， 目前 eMTC 是定義高速率連接應(yīng)用， 從 LTE 的 Cat3 到 Cat9、 Cat12 等不同高低速率都會存在應(yīng)用，這會將與NBIoT 的發(fā)展成互補(bǔ)之勢。NB-IoT 和 eMTC 最明顯的特點(diǎn)就是帶寬不一樣， NBIoT 帶寬只有 200KB ，eMTC 最低帶寬也有 1.4M ?，F(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)市場應(yīng)用不需要那么高的網(wǎng)絡(luò)速率，其實(shí)有幾十 KB 就夠了， 類似無線抄

5、表的應(yīng)用，就是通過無線連接，配上傳感器來采 集數(shù)據(jù)，這對連接速率的要求不高，而速率高了，整個應(yīng)用 成本也就上去了，這會對芯片、模塊的設(shè)計(jì)要求也會增加， NB-IoT 在縮減成本的同時(shí)，同樣可以簡化產(chǎn)品設(shè)計(jì)的難度。目前來看，根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用狀態(tài)發(fā)一些控制命令，這些 低速率的連接標(biāo)準(zhǔn)就能夠滿足市場應(yīng)用。未來 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn) 在 Cat M 、 Cat1 等低速率的應(yīng)用會占據(jù)大部分市場應(yīng)用，同 時(shí)也會在高速率層面的展開應(yīng)用。此外，從網(wǎng)絡(luò)層面來講， NB-IoT 和 eMTC 都是基于 LTE 技術(shù)， LTE 將來絕對是未來終端布局的一個方向。從大的方 向來看， NB-IoT 和 eMTC 未來在不

6、同的地區(qū)的市場會有不 同發(fā)展形勢，當(dāng)然 NB-IoT 功耗更低、帶寬更小、成本更低， NB-IoT 的應(yīng)用優(yōu)勢將會更好。四、運(yùn)營商部署策略基于上述 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢和市場應(yīng)用趨勢，可以看到 NB-IoT 的商用條件已經(jīng)成熟， 整個產(chǎn)業(yè)鏈也將 “一觸即發(fā)” ，? 腦擻 ?商、設(shè)備商、芯片廠商以及終端廠商都在為商用 “備戰(zhàn)”， 其中國內(nèi)三大運(yùn)營商顯得相對激進(jìn)。在 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后，中國電信啟動 800M 頻段重 耕；中國聯(lián)通今年計(jì)劃在超過 5 個城市啟動基于 900MHz 、 1800MHz 的 NB-IoT 外場規(guī)模組網(wǎng)試驗(yàn)及業(yè)務(wù)示范；中國移 動今年安排專項(xiàng)資金用于物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的芯

7、片、模組、行業(yè)終 端補(bǔ)貼，更是制定了 2020 年中國移動物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 50 億的“大連接” 。對于三大運(yùn)營商對 NB-IoT 的激進(jìn)布局，從運(yùn)營商的角 度看，主要是因?yàn)槿伺c人之間的通訊相對飽和了，手機(jī)已經(jīng) 現(xiàn)實(shí)了人手一部， 而物聯(lián)網(wǎng)方興未艾， 預(yù)計(jì)到 2020 年有 500 億個終端連接到物聯(lián)網(wǎng)中，這是一個龐大的市場驅(qū)動。目前，三大運(yùn)營商都已經(jīng)開啟對物聯(lián)網(wǎng)的補(bǔ)貼政策，NB-IoT 產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展也是圍繞運(yùn)營商的節(jié)奏在展開。 NBIoT 需要接入公網(wǎng)運(yùn)行，運(yùn)營商上可以通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行升級， 也可以像中國電信重耕 800M 頻段一樣，將部分頻段拿來做 NB-IoT 的連接應(yīng)用，當(dāng)然這對其本身

8、的 CDMA 網(wǎng)絡(luò)是沒有 影響。NB-IoT 的連接應(yīng)用在網(wǎng)上會更傾向于與重耕新建的網(wǎng) 絡(luò)頻段，重耕主要是將核心網(wǎng)和協(xié)議進(jìn)行重新規(guī)劃應(yīng)用，在 建站的時(shí)候利用已有的頻段在空中接入這一塊利用起來，重 新接入。五、中國移動的具體部署分析 考慮因素：除了考物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)本身的技術(shù)特性 之外，會綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)成熟度、現(xiàn)有頻段情況、設(shè)備升級改 造或網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度、 成本，及與其它重要技術(shù)制式的關(guān)系等。TDD eMTC 與 NB-IOT 的比較： eMTC 與 NB-IOT 針對 不同速率業(yè)務(wù)，并非相互替代關(guān)系。但在初期側(cè)重發(fā)展某種 接入技術(shù)方式時(shí)，需考慮以下因素：六、結(jié)束語蜂窩物聯(lián)網(wǎng) NB-IoT 及 eMTC 技術(shù)的出現(xiàn)，不僅給人們 帶來了各種便利，而且推動了社會各項(xiàng)技術(shù)的快速發(fā)展；但 就目前來看，蜂窩物聯(lián)網(wǎng) NB-IoT 及 eMTC 技術(shù)在應(yīng)用依然 處在技術(shù)開發(fā)的初步發(fā)展階段，所以想要在相關(guān)領(lǐng)域較好的 融入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，還要不斷對其應(yīng)用問題展開深入的研究。參考文獻(xiàn)1 3GPP TR 23.720. Study on architecture enhancements for Cellular Internet of Thing