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一文看懂NB-IoT與eMTC的技術比較

2018-03-31
關鍵詞: 移動通信 NB-IOT eMTC

伴隨移動通信技術的不斷發展,低功耗廣域網(LPWAN)等物聯網迎來了快速發展。


NB-IoTeMTC的技術比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略。

  

從全球運營商來看,AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus等都先后開展了eMTC的商用。

  

在我國,中國電信率先起跑,在確立了800MHz組網能力之后,計劃建設30萬NB-IoT基站;中國聯通與Jasper簽訂雙排他協議,早早確定了NB-IoT作為發展方向;而最早提出發展物聯網的中國移動,卻在NB-IoT與eMTC之間徘徊不定,這中間的原因,主要是兩種制式各有所長,而中國移動TDD網絡也決定了其決策上的糾結性。

  

本文將試圖從需求、技術、現狀等角度來分析我國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的推廣策略。

  

一、三大運營商目前的口徑

  

先看中國聯通,中國聯通近期宣布將于2018年適時部署eMTC網絡;上周的股東大會上王曉初董事長也介紹:“長遠來看,我們更關注eMTC。因為需要高流量、低時延。如車聯網等應用場景,一定是5G+eMTC的結合。”從以上口徑看,聯通打了個太極,實則沒有明確的eMTC發展計劃。

  

再看中國電信,中國電信基本不提eMTC,據悉其官方口徑是“根據標準、產業成熟情況,適時引入”。顯然,中國電信也沒有明確的eMTC發展計劃,屬于邊走邊看。

  

最后看中國移動,中國移動雖然沒有在公開場合公布其eMTC計劃,但從實際進展看,是三大運營商中eMTC投入最多的一個,目前已在多個城市進行eMTC網絡的小范圍部署和驗證。筆者推測,由于TDD牌照、NB-IoT暫不支持TDD等原因,一方面中國移動反復宣稱將以NB-IoT技術為主,給政府組織施壓、力促FDD牌照的獲取;另一方面移動也不敢保證一定能獲取到FDD牌照、至少短期內不一定能獲取到,因此中國移動采取了腳踩兩只船的策略,以發展NB-IoT為主、同時順顧eMTC技術。

  

二、NB-IoT與eMTC技術比較

  

同屬低功耗廣域網(LPWAN)技術,兩者在技術上互有優劣。NB-IoT的主要優勢是成本更低、覆蓋更廣、小區容量預計也更大,eMTC的主要優勢則是速率更高、可移動性更好、可支持語音。兩者的詳細比較如下:

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不難看出,NB-IoT和eMTC都屬于窄帶LTE技術,這也意味著它們可以利用現有基礎設施和頻譜,不過相比現有的LTE網絡來說,NB-IoT和eMTC在傳輸速率上都進行了大大的降低。 


NB-IoT使用的帶寬大約為200KHz,支持100Kbps以下速率傳輸低流量數據;而eMTC技術則使用的是1.4MHz帶寬,最高數據傳輸速率達1Mbps。 


而這也使得終端和核心網絡的復雜性進一步降低,可實現更低功耗延長續航時間,通過冗余傳輸實現更深覆蓋。完全符合目前物聯網設備對于傳輸速率要求不高,低功耗、低成本的需求。 


NB-IoT技術具有以下優勢:


(1)強連接:穿墻能力上比Cat.4 LTE提升20dB增益,在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現有無線技術提供50-100倍的接入數。一個扇區能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構;

(2)超低功耗:由于NB-IoT聚焦小數據量、低速率應用,因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小,設備續航時間可以從過去的幾個月大幅提升到幾年甚至十年以上;

(3)深度覆蓋:能實現比GSM高20db的覆蓋增益,相當于提升了100倍覆蓋區域能力;(4)低成本:NB-IoT構建于蜂窩網絡,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署成本、實現平滑升級;同時低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優勢。(

5)安全性:繼承4G網絡安全能力,支持雙向鑒權以及空口嚴格加密,確保用戶數據的安全性;

(6)穩定可靠:能提供電信級的可靠性接入,有效支撐IoT應用和智慧城市解決方案。 


與NB-IoT技術相比,eMTC同樣具有以上諸多特點,不過在信號覆蓋深度(穿墻能力比Cat.4 LTE提升15dB增益)、功耗、成本上則不同于NB-IoT。不過eMTC優勢則在于傳輸速率更快,更低延時(100ms級,NB-IoT是秒級),支持移動性、FDD、定位、支持VoLTE語音通信等。不過,當3GPP Release 14標準的NB -IoT 出來之后也能夠支持定位和一定的移動性等特性。 


從上面的介紹,我們不難看出,eMTC和NB-IoT各具優勢,并在特性上有一定的覆蓋,同時很難有非常清晰的界限。對于二者的關系,高通認為,兩項技術之間是互補的關系,并各自適用于不同的物聯網使用情境,同時,LTE窄帶技術和現有2G/GSM多模共存。


下面從NB-IoT與eMTC的技術比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

三、應用策略分析與建議

  

新技術的發展應用不可能僅由其本身的技術特點所能決定,還同時受到用戶的需求、政策的扶持、產業鏈的推廣等因素的影響。

  

1、業務需求

  

第一類業務:水表、電表、燃氣表、路燈、井蓋、垃圾筒等行業/場景,具有靜止、數據量很小、時延要求不高等特點,但對工作時長、設備成本、網絡覆蓋等有較嚴格的要求。針對此類業務,技術上NB-IoT更合適。


從NB-IoT與eMTC的技術比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

第二類業務:電梯、智能穿戴、物流跟蹤等行業/場景,則對數據量、移動性、時延有一定的要求。針對這類業務,技術上eMTC則更勝一籌。


由此可見,不同行業和應用場景有不同的技術要求,從業務需求上看三大運營商應當對NB-IoT和eMTC均不排斥。

  

2、可替代性

  

針對第一類業務,GSM/GPRS/EDGE因為產業鏈發展成熟、成本低、且支持移動性和語音等原因,可以在一定程度上替代NB-IoT;但由于覆蓋、功耗、小區容量等原因,完全頂替是不可能的。

  

針對第二類業務,CAT.0因為速率、移動性、語音等方面等均與eMTC相當,也可以在一定程度上替代eMTC,劣勢是功耗、覆蓋等;進一步,CAT.1以及WCDMA/HSPA也可在較小程度上可以臨時頂替eMTC技術。

  

因此,如果有完善的GSM/GPRS/EDGE網絡,則NB-IoT就會顯得不是那么刻不容緩;如果有LTE CAT.0網絡,則eMTC也可以不必太著急和必須。

  

3、三大運營商網絡特點

  

中國聯通的2G網絡(GSM)覆蓋較差、已經開始退網;3G網絡(WCDMA)優勢明顯,可承載語音和中低速數據業務;4G網絡(TD-LTE/FDD LTE)則中規中矩,沒有CAT.0/CAT.1網絡。

  

中國電信的2G網絡(CDMA 1X)覆蓋一般;3G網絡(EVDO)劣勢明顯,無法承載語音;4G網絡(TD-LTE/FDD LTE)則有一定優勢,且CAT.1、VoLTE等業務也即將全網商用 。

  

中國移動的2G網絡(GSM)覆蓋非常完善,可以承載語音和極低速數據業務;3G網絡(TD-SCDMA)劣勢明顯,無法承載語音;4G網絡(TD-LTE)也一定劣勢:沒有FDD牌照,沒有CAT.0/CAT.1網絡。

  

綜上,中國聯通對NB-IoT應當有很強需求,對eMTC有一定需求、但不強烈;中國電信對NB-IoT則有迫切需求,eMTC則可有可無;中國移動對NB-IoT應當有較強訴求,對eMTC也有一定需求。即:

  

NB-IoT:中國電信>中國聯通>中國移動

  

eMTC: 中國移動>中國聯通>中國電信


4、政策導向


eMTC是3GPP匆忙之下的產物,特點不夠鮮明;NB-IoT則相對來說討論的更加充分、針對性更強,華為公司等是技術主導者之一、并有眾多中國企業參與,有一定話語權和專利部署。

  

在此情況下,結合目前的發展情況,我國政府和行業組織應該會優先發展NB-IoT技術,eMTC在技術和產業已經成熟、業務需求迫切的情況下,也會給予支持。


5、應用策略分析與建議

 

從NB-IoT與eMTC的技術比較,看中國三大運營商在NB-IoT和eMTC上的選擇策略

  

基于上述分析,我們認為和建議:

  

中國聯通:

  

在2G退網完成之前,需盡快發展和完善NB-IoT技術;

  

eMTC則作好技術儲備即可,待國外已成熟應用、國內業務需求明朗時,通過升級軟件等方式快速上線,2018年全網商用應該沒必要。

  

中國電信:

  

需全力發展NB-IoT技術(以及VoLTE);

  

在CAT.1普遍推廣的情況下,eMTC可采用跟隨策略,讓移動和聯通先去淌一淌。

  

中國移動:

  

NB-IoT可采用同步跟進策略、保持一定程度的觀望,讓電信和聯通稍為先淌一淌,但也不可落后太多;

  

eMTC則需要相對更積極些,不可吊在一顆樹(NB-IoT)上,可借鑒國外運營商的成功經驗,在國內進行適度推廣、引領。


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