蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT與eMTC的對(duì)比探究

陳 揚(yáng)

（南京大魚(yú)半導(dǎo)體有限公司，江蘇 南京 210000）

1 NB-IoT與eMTC技術(shù)對(duì)比

1.1 關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)的對(duì)比

NB-IoT技術(shù)具備如下特點(diǎn)，（1）在相同頻段下，NB-IoT技術(shù)比現(xiàn)有的覆蓋面積擴(kuò)大100倍，網(wǎng)絡(luò)增益20 dB；（2）NB-IoT終端模塊可以達(dá)到10年的待機(jī)時(shí)間；（3）NB-IoT技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)扇區(qū)支持10萬(wàn)個(gè)連接的海量連接能力輸出，并發(fā)揮其低延時(shí)敏感度的效果；（4）存在設(shè)備能耗低、設(shè)備成本低的優(yōu)點(diǎn)，還可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化。

eMTC技術(shù)具備如下特點(diǎn)：（1）eMTC技術(shù)可定位，且支持移動(dòng)性；（2）eMTC技術(shù)可展開(kāi)多元化的物聯(lián)創(chuàng)新式應(yīng)用，且能夠保障其最大峰值速率為1 Mb/s；（3）低成本，維持在Cat-1芯片的25%范圍內(nèi)；（4）速率高，是通用分組無(wú)線業(yè)務(wù)的4倍[1]。

1.2 關(guān)鍵性技術(shù)對(duì)比

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)具備一套系統(tǒng)、完善的業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖1所示。

本文將會(huì)從覆蓋目標(biāo)、低成本、低功耗、性能四個(gè)方面來(lái)對(duì)NB-IoT和eMTC技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比。首先，覆蓋目標(biāo)方面。與eMTC（MCL155.7 dB）相比，NB-IoT（MCL164 dB）可以高出8 dB左右。NB-IoT和eMTC技術(shù)采用重復(fù)發(fā)送進(jìn)行覆蓋，可以有效提高覆蓋面積，共享系統(tǒng)帶寬和發(fā)射功率，并借助跳頻和重復(fù)發(fā)送來(lái)加強(qiáng)覆蓋效果。NB-IoT和eMTC技術(shù)的區(qū)別在下行方向的獨(dú)立配置上有所差異，并受到LTE功率的限制。因此，在保護(hù)帶和帶內(nèi)部署模式下，NB-IoT技術(shù)要經(jīng)歷多次重傳次數(shù)才可以實(shí)現(xiàn)與獨(dú)立部署相匹配的覆蓋水平。其次，低成本方面。NB-IoT和eMTC技術(shù)都是借助低帶寬、低速率的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)降低芯片處理復(fù)雜度的效果；對(duì)于減少協(xié)議棧處理開(kāi)銷具有重要意義；同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)降低成本的效果。實(shí)際上，NB-IoT技術(shù)覆蓋范圍更廣、成本更低、能耗更少，并且還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)延不敏感的領(lǐng)域的應(yīng)用。而eMTC技術(shù)速率相對(duì)較高，支持語(yǔ)音和切換，在時(shí)延敏感型和高可靠業(yè)務(wù)中得到應(yīng)用。再次，低功耗方面。NBIoT和eMTC技術(shù)可以通過(guò)擴(kuò)展的不連續(xù)接收、省電模式和延長(zhǎng)周期定時(shí)器等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)低功耗的目的。最后，性能方面。NB-IoT技術(shù)在成本、連接數(shù)、覆蓋等方面具有相對(duì)比較優(yōu)的性能，但是無(wú)法滿足中高速率、中高速移動(dòng)性、語(yǔ)音等業(yè)務(wù)需求，如視頻監(jiān)控、物流追蹤及手環(huán)等應(yīng)用。eMTC技術(shù)在初期模組及覆蓋成本上稍遜于NB-IoT技術(shù)，但其存在著移動(dòng)性高、峰值速率高、語(yǔ)音能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)[2]。

1.3 應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)比

在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，雖然NB-IoT與eMTC技術(shù)具有相似的技術(shù)特點(diǎn)，但是也存在明顯的優(yōu)劣。目前，NB-IoT技術(shù)可以發(fā)揮其低功耗、強(qiáng)覆蓋、低成本的價(jià)值，并在不移動(dòng)性管理和上下行速率比較低方面具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力，但是其卻要求需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)側(cè)硬件進(jìn)行升級(jí)。而eMTC技術(shù)可以與NB-IoT技術(shù)達(dá)成互補(bǔ)發(fā)展，其可以提供更好的移動(dòng)性管理、更高速率。在具體應(yīng)用方面，NB-IoT與eMTC技術(shù)沒(méi)有明顯的優(yōu)劣之分，此時(shí)需要結(jié)合具體場(chǎng)景來(lái)進(jìn)行相關(guān)技術(shù)的選擇。通常，在移動(dòng)性對(duì)比、峰值速率高低以及語(yǔ)音能力強(qiáng)弱等方面，eMTC技術(shù)要比NB-IoT技術(shù)具有更強(qiáng)的性能，可以得到廣泛應(yīng)用，如智能穿戴、智能物流、室內(nèi)移動(dòng)、行車衛(wèi)士、電梯衛(wèi)士及健康監(jiān)測(cè)等。同時(shí)，在小數(shù)據(jù)量、低速率、低移動(dòng)性、低成本等應(yīng)用場(chǎng)景中最好選擇NBIoT技術(shù)，可以有效地發(fā)揮其各方面的性能，具體如智慧物流、智能停車、智能路燈、環(huán)境監(jiān)測(cè)及表類業(yè)務(wù)等。

2 NB-IoT與eMTC技術(shù)部署對(duì)比

現(xiàn)階段，NB-IoT技術(shù)在我國(guó)得到了快速的發(fā)展，整個(gè)產(chǎn)業(yè)從模組、終端、芯片到云計(jì)算平臺(tái)、運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)等多個(gè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，并明確商用的具體目標(biāo)和方向。目前，我國(guó)是全球最大規(guī)模的NB-IoT市場(chǎng)，中國(guó)移動(dòng)和中國(guó)聯(lián)通對(duì)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)行了完善，中國(guó)電信實(shí)現(xiàn)了全網(wǎng)覆蓋NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。雖然三大運(yùn)營(yíng)商針對(duì)eMTC技術(shù)尚未明確具體的發(fā)展路線，但是已經(jīng)開(kāi)展了一系列的籌備工作，并進(jìn)行了相關(guān)測(cè)試。與NB-IoT技術(shù)相比，eMTC技術(shù)發(fā)展要滯后一些。

實(shí)際上，NB-IoT技術(shù)目前正在中國(guó)移動(dòng)FDD制式中被應(yīng)用，由此，在推動(dòng)其商用時(shí)，需要找到能夠與其配比的最佳互補(bǔ)組合，達(dá)成技術(shù)互補(bǔ)，推動(dòng)技術(shù)的協(xié)同發(fā)展。在對(duì)NB-IoT和eMTC技術(shù)進(jìn)行部署的過(guò)程中，需要對(duì)物聯(lián)網(wǎng)接入技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)給予考慮，同時(shí)還需要對(duì)頻段的分配、標(biāo)準(zhǔn)的成熟度、項(xiàng)目成本、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)難度等因素給予綜合考慮。NB-IoT與eMTC技術(shù)的部署對(duì)比，如表1所示。

表1 NB-IoT與eMTC技術(shù)部署對(duì)比

3 結(jié) 論

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是信息化時(shí)代多學(xué)科相互交融的復(fù)雜系統(tǒng)工程，而NB-IoT和eMTC技術(shù)的出現(xiàn)在一定程度上推動(dòng)了蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展。現(xiàn)階段，隨著行業(yè)的逐步融合，要想更好的提高物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，提高其技術(shù)水平，就需要做好NB-IoT和eMTC技術(shù)的對(duì)比工作，對(duì)其優(yōu)異的技術(shù)特點(diǎn)要給予借鑒，對(duì)其存在的缺陷和不足要給予進(jìn)一步優(yōu)化。