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(duì)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(dòng)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(dòng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、可移動(dòng)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(gè)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(duì)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(dòng)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(duì)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(gè)扇區(qū)能夠支持 10 萬個(gè)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(huì)存在應(yīng)用，這會(huì)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(duì)連接速率的要求不高，而速率高了，整個(gè)應(yīng)用 成本也就上去了，這會(huì)對(duì)芯片、模塊的設(shè)計(jì)要求也會(huì)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(huì)占據(jù)大部分市場應(yīng)用，同 時(shí)也會(huì)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(duì)是未來終端布局的一個(gè)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(huì)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(huì)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(gè)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(duì)激進(jìn)。在 NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)之后，中國電信啟動(dòng) 800M 頻段重 耕；中國聯(lián)通今年計(jì)劃在超過 5 個(gè)城市啟動(dòng)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(dòng)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(dòng)物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn) 50 億的“大連接” 。對(duì)于三大運(yùn)營商對(duì) 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(duì)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(gè)終端連接到物聯(lián)網(wǎng)中，這是一個(gè)龐大的市場驅(qū)動(dòng)。目前，三大運(yùn)營商都已經(jīng)開啟對(duì)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(jí)， 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(duì)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(huì)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(dòng)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(huì)綜合考慮標(biāo)準(zhǔn)成熟度、現(xiàn)有頻段情況、設(shè)備升級(jí)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(duì) 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(dòng)了社會(huì)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(duì)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