這些授權頻段下的低功耗廣域網(wǎng)最大的優(yōu)勢是可以通過(guò)已有的站址進(jìn)行大規模覆蓋，那它們各自又有什么特點(diǎn)呢？

 

 

覆蓋：比GPRS提升15dB

結點(diǎn)數：?jiǎn)屋d波10萬(wàn)個(gè)

功耗壽命：5Wh電量下，至少10年

速率：上下行峰值 1Mbps

頻段：LTE

帶寬：1.08MHz

 

eMTC的全稱(chēng)是LTE enhancements for Machine Type CommunicaTIons。為了適應物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下海量的低成本低帶寬的終端接入，3GPP的專(zhuān)家組一方面保留了原有LTE協(xié)議對硬件環(huán)境的兼容性，另一方面針對物聯(lián)網(wǎng)的特殊應用場(chǎng)景刪掉了高速傳輸等不必要的附加能力，最終在LTE的基礎上裁剪、優(yōu)化得到了eMTC。

 

“eMTC”這一提法在3GPP發(fā)布的Release 13中被正式確定，在此前的版本中曾被稱(chēng)為L(cháng)ow-Cost MTC和LTE-M（即LTE-Machine-to-Machine）。未來(lái)eMTC還會(huì )根據技術(shù)和應用場(chǎng)景的發(fā)展隨著(zhù)LTE協(xié)議族共同演進(jìn)。

 

在Release 13中定義的eMTC支持1.08MHz的射頻和基帶帶寬，比GPRS的覆蓋范圍提升了15dB，每個(gè)載波最多可以支持10萬(wàn)個(gè)設備連接，并且可以直接接入現有的LTE網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)兼容FDD和TDD兩種技術(shù)標準。更重要的是，由于兼容LTE，eMTC還可以支持VoLTE（Voice Over LTE）語(yǔ)音技術(shù)，未來(lái)或許將被應用到各種智能硬件之中。

 

此外，eMTC還支持上下行最大1Mbps的峰值速率，遠超GPRS、NB-IoT以及LoRa等其他技術(shù)標準。而且，為了適用于物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景，兼容eMTC協(xié)議的終端模塊還被要求能夠在5Wh的電量下待機超過(guò)10年，并且目標成本要求控制在1~2美金之間，在功耗和成本上針對物聯(lián)網(wǎng)應用做了充分的考量。

 

今年1月，韓國KT電信集團已經(jīng)聯(lián)手諾基亞完成了eMTC標準的首次試運行。

 

 

覆蓋：比GPRS提升20dB

結點(diǎn)數：?jiǎn)屋d波20萬(wàn)個(gè)

功耗壽命：5Wh電量下，10年

速率：下行峰值250Kbps；上行單通道峰值20Kbps，多通道250Kbps

頻段：LTE，LTE邊緣，獨立頻段（例如GSM）

帶寬：180KHz

 

NB-IoT的全稱(chēng)是Narrow Band Internet of Things。相對于eMTC而言，其主要特點(diǎn)是根據物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了更深入的優(yōu)化，在保證通信的同時(shí)進(jìn)一步降低了網(wǎng)絡(luò )負荷。

 

NB-IoT針對物聯(lián)網(wǎng)的深度優(yōu)化主要體現在兩個(gè)方面：一個(gè)是增加了覆蓋率，一個(gè)是提升了系統容量。根據3GPP的介紹，NB-IoT通過(guò)降低編碼率大幅提高了系統的解調效率，而且降低了單一設備的信號發(fā)射功率（協(xié)議規定最大為200mW，5Wh的電量下要求至少待機10年），降低了上傳和下載的最高速率水平（上傳和下載速率最高只能達到250Kbps），整體上比GPRS的覆蓋范圍增加了20dB，每個(gè)載波最多可以支持20萬(wàn)個(gè)網(wǎng)絡(luò )連接。除此之外，根據容量需求，NB-IoT還可以通過(guò)增加更多載波的方式來(lái)擴大系統承載規模，具備利用單一基站一次性支持數百萬(wàn)個(gè)物聯(lián)網(wǎng)連接的能力。

 

部署方式上，NB-IoT并不像eMTC那樣單純基于LTE，而是同時(shí)支持三種不同的部署方式。第一種是Standalone，這種方式使用一段獨立的頻帶，優(yōu)點(diǎn)是不會(huì )形成干擾，簡(jiǎn)單直接。第二種是Guard Band，利用LTE頻帶邊緣的保護頻段，優(yōu)點(diǎn)是不需要獨立頻帶，缺點(diǎn)是信號強度較弱，而且容易與LTE系統發(fā)生干擾。第三種是In Band，即直接使用一段LTE頻帶的空閑波段，完全兼容于LTE。

 

之所以NB-IoT擁有如此復雜的部署方式，源于其本身復雜的出身。NB-IoT的技術(shù)來(lái)源主要包括兩個(gè)部分：一個(gè)是由諾基亞、愛(ài)立信和英特爾等公司提出的NB-LTE（Narrowband-LTE）技術(shù)，另一個(gè)是華為和沃達豐（Vodafone）提出的NB-CIoT（Narrowband Cellular IoT）技術(shù)。前者是基于LTE技術(shù)的簡(jiǎn)化，可以與現行的LTE標準兼容；而后者幾乎是一個(gè)重新的設計，完全基于物聯(lián)網(wǎng)專(zhuān)門(mén)定制。在2015年9月的討論會(huì )議上，NB-CIoT和NB-LTE兩種技術(shù)達成了統一，即今天的NB-IoT。

 

在國內，華為是NB-IoT標準的主要推動(dòng)者。2015年底，華為聯(lián)合主流運營(yíng)商、設備廠(chǎng)商、芯片廠(chǎng)商和相關(guān)國際組織在內的21家產(chǎn)業(yè)巨頭，在香港成立了GSMA NB-IoT Forum產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，其中有六家運營(yíng)商成員還宣布，將聯(lián)合華為在全球成立六個(gè)NB-IoT開(kāi)放實(shí)驗室，聚焦NB-IoT領(lǐng)域的研發(fā)和驗證。目前中國聯(lián)通已經(jīng)在上海建成了全球首個(gè)NB-IoT的技術(shù)示范點(diǎn)。

 

 

覆蓋：相比普通GPRS，在33dBm功率水平下，提升20dB

結點(diǎn)數：?jiǎn)位?萬(wàn)個(gè)結點(diǎn)

功耗壽命：5Wh電量下，至少10年

速率：GMSK調制下達到70-350Kbps的上下行峰值；8PSK調制方式下達到240Kbps上下行峰值

頻段：GSM

帶寬：?jiǎn)瓮ǖ?00KHz，典型系統總帶寬2.4MHz

 

EC-GSM-IoT全稱(chēng)為Extended Coverage-GSM-IoT。從名字可以看出，EC-GSM-IoT和GSM網(wǎng)絡(luò )標準有這緊密的聯(lián)系，它是GSM的延伸技術(shù)，它可以直接利用GSM的基站來(lái)進(jìn)行通信。

 

按照3GPP的說(shuō)明，EC-GSM-IoT在GMSK的調制方式下可以達到70-350kbps的上下行速率，8PSK調制下的速率則可以達到240kbps。3GPP同樣要求符合EC-GSM-IoT標準的終端模塊能夠在5Wh的電量下至少待機10年。EC-GSM-IoT的單基站容量最多可以達到5萬(wàn)個(gè)結點(diǎn)，相比普通GPRS，在33dBm功率水平下的覆蓋范圍提升了20dB，這一點(diǎn)與NB-IoT相當。

 

此外，為了更適用于物聯(lián)網(wǎng)應用，相對于原有的GSM技術(shù)，3GPP的專(zhuān)家組還增強了EC-GSM-IoT標準的身份認證、完整性校驗、密保強度和設備識別能力等一系列的安全特性。

 

EC-GSM-IoT理論上完全兼容于現有的GSM，現有的GSM基站只需要進(jìn)行簡(jiǎn)單的軟件升級就可以適用于符合EC-GSM-IoT標準的智能設備，因此部署起來(lái)相對容易。

 

2016年2月，愛(ài)立信聯(lián)合法國Orange電信和英特爾共同建成了全球首個(gè)EC-GSM-IoT技術(shù)示范點(diǎn)。在隨后的MWC 2016上，愛(ài)立信還專(zhuān)門(mén)展示了自家的EC-GSM-IoT技術(shù)范例。

 

 

可以說(shuō)，這三種低功耗廣域網(wǎng)都各有優(yōu)缺點(diǎn)：基于LTE的eMTC，上下行速率可以達到1Mbps，速度最快；而NB-IoT，上下行速率可以達到250Kbps，適用于分布廣泛、類(lèi)別龐雜、通信需求不高的各種底層智能設備；基于GSM的EC-GSM-IoT，上下行速率與NB-IoT相當，最便于部署和推廣。但與此同時(shí)，市場(chǎng)上的一些非授權頻段的技術(shù)標準也在逐漸崛起，如LoRa、SigFox以及RPMA等，不少企業(yè)各自為政，因此物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域廣域網(wǎng)的搭建或許很難在短期內形成一個(gè)統一的標準。