伴随着移动通信技术的不断发展,全球物联网即将迎来快速的发展。在国际运营商中,AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus都先后开展了eMTC的商用。
在我国,电信率先起跑,在确立了800MHz组网能力之后,一口气要建成30万NB-IOT基站。联通与Jasper签订双排他协议,早早确定了NB-IOT作为发展方向。
而最早提出的中移动,却在NB-IoT与eMTC之间徘徊不定,这之间的原因,主要是两种制式各有所长,而中移动的TDD网络决定了其决策上的纠结性。
本文就NB-IoT与eMTC的主要性能,在十个方面进行了系统地梳理及详细地分析,在十轮论战过后,让我们再重新审视中移动的最佳决策应该是什么样子的。
在物联网的建网中,有非常多的应用场景需要满足,那么NB-IoT 与eMTC是在哪个场景下进行PK的呢?主要有三个场景,我们依次来看一下。
物联网应用可根据速率、时延及可靠性等要求,主要可分为三大类:
在以上各类业务中,LPWA业务由于连接需求规模大,是全球各运营商争夺连接的主要市场。NB-IoT 与eMTC也主要是在这个战场上进行PK的。
NB-IoT 与EMTC一路走来,是战败了哪些网络制式,才走到最后的呢?
目前,存在多种可承载LPWA类业务的物联网通信技术,如GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等,但存在如下问题:
上述几点已经成为阻碍LPWA业务发展的影响因素,与这些制式相比,NB-IoT 与EMTC优势较为明显。
NB-IoT与eMTC的十轮鏖战
总结来看,NB-IoT 覆盖半径约是GSM/LTE 的4 倍,eMTC覆盖半径约是GSM/LTE 的3 倍,NB-IoT 覆盖半径比eMTC 大30%。NB-IoT 及eMTC 覆盖增强可用于提高物联网终端的深度覆盖能力,也可用于提高网络的覆盖率,或者减少站址密度以降低网络成本等。
NB-IoT :在3GPP 标准中的终端电池寿命设计目标为10 年。在实际设计中,NB-IoT 引入eDRX 与PSM 等节电模式以降低功耗,该技术采用了降低峰均比以提升功率放大器(PA)效率、减少周期性测量及仅支持单进程等多种方案提升电池效率,以达到10 年寿命的设计预期。
eMTC :在较理想的场景下,电池寿命预期也可达10 年水平,其终端也引入了PSM 与eDRX 两种节电模式,但是实际性能,还需后在不同场景中做进一步评估、验证。
NB-IoT :其采用更简单的调制解调编码方式,以降低存储器及处理器的要求;采用半双工的方式,无需双工器、降低带外及阻塞指标等等一系列方法。在目前市场规模下,其模组成本可达5 美金以下,在今后市场规模扩大的情况下,规模效应有可能使其模组成本进一步下降。
eMTC :其也在LTE 的基础上,针对物联网应用需求对成本进行了一定程度的优化。在市场初期的规模下,其模组成本可低于10 美金。
4连接数
NB-IoT :其在设计之初所定目标为5 万连接数/ 小区,根据初期计算评估,目前版本可基本达到要求。但是否可达到该设计目标取决于小区内各NB-IoT 终端业务模型等因素,需后续进一步测试评估。
eMTC:其连接数并未针对物联网应用做专门优化,目前预期其连接数将小于NB-IoT技术,具体性能需后续进一步测试评估。
定位功能:在NB-IoT技术的R13 版本中,为降低终端的功耗,在系统设计时,并未设计PRS 及SRS。因此,目前NB-IoT 仅能通过基站侧E-CID 方式定位,精度较粗。当然,未来的升级中将进一步考虑增强定位精度的特性与设计。
多播(multi-cast)功能 :在物联网业务中,基站有可能需要对大量终端同时发出同样的数据包。在NB-IoT 的R13 版本中,无相应多播业务,在进行该类业务时需逐个向每个终端下发相应数据,浪费大量系统资源,延长整体信息传送时间。在R14 版本中,有可能对多播特性进行考虑,以改善相关性能。
移动性/ 业务连续性增强功能:R13 中NB-IoT 主要针对静止/ 低速用户设计、优化,不支持邻区测量上报,因此无法进行连接态小区切换,仅支持空闲态小区重选。R14 阶段会增强UE 测量上报功能,支持连接态小区切换。
对于标清与高清的VoIP 语音, 其语音速率分别为122kbps 与2385 kbps。即全网至少需提供106 kbps 与177 kbps 的应用层速率,方可支持标清与高清的VoIP语音。
NB-IoT :其峰值上下行吞吐率仅为67 kbps 与30 kbps,因此,在组网环境下,无法对语音功能进行支持。
eMTC:其 FDD 模式上下行速率基本可满足语音的需求,但从产业角度来看,目前支持情况有限,对于eMTC TDD 模式,由于上行资源数受到限制,其语音支持能力较eMTC FDD 模式弱。
NB-IoT :在R13 版本下,其连接态下无法进行小区切换或重定向,仅能在空闲态下进行小区重选。在后续版本中,产业界有可能针对某些垂直行业需求,提出连接态移动性管理的需求。
eMTC:由于该技术是在LTE 基础上进行优化设计,可支持连接态小区切换。
NB-IOT:对于未部署LTE FDD的运营商,NB-IOT 的部署更接近于全新网络的部署,将涉及到无线网及核心网的新建或改造及传输结构的调整,同时,若无现成空闲频谱,则需对现网频谱(通常为GSM)进行调整(Standalone 模式)。因此,实施代价相对较高。
而对于已部署LTE FDD 的运营商,NB-IoT 的部署可很大程度上利用现有设备与频谱,其部署相对简单。但无论是依托那种制式进行建设,都需要独立部署核心网或升级现网设备。
eMTC:若在现网已部署4G 网络,在该基础上再部署eMTC 网络,在无线网方面,可基于现有4G网络进行软件升级,在核心网方面,同样可通过软件升级实现。
NB-IoT :其在覆盖、功耗、成本、连接数等方面性能占优,但无法满足移动性及中等速率要求、语音等业务需求,比较适合低速率、移动性要求相对较低的LPWA 应用;
eMTC :其在覆盖及模组成本方面目前弱于NB-IoT,但其在峰值速率、移动性,语音能力方面存在优势,适合于中等吞吐率、移动性或语音能力要求较高的物联网应用场景。运营商可根据现网中实际应用选择相关物联网技术进行部署。
这都让中移动难以下决心选择,因为一旦选择错误,机会成本与网络成本都是十分巨大的。
物联网是一个超级产业,涉及领域非常多,其中又有很多细分技术,而且应用碎片化。2020年,工信部发出了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,意在推动移动物联网的规模化发展,将物联网碎片化的应用“串”起来。2020年,我国窄带物联网NB-IoT基站数和5G基站数均超过了70万个,移动物联网连接数超过了108亿。2021年,物联网发展将有哪些主要趋势?
NB-IoT仍在爬坡
目前我国NB-IoT的连接数已经超过了12亿,应用创新不断深化,水表、气表等领域应用已经达到了千万级,智慧停车、智慧路灯、智慧物流等百万级的应用领域正在不断涌现。
数据显示,目前中国电信的NB-IoT用户近8000万,NB-IoT连接数全球第一,NB市场占有率行业第一。同时,中国电信还部署了全球物联网领域首个异地多活NB-IoT设备服务平台,可提供亿级以上物联网设备服务,确保端到端业务流程安全。
凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点,NB-IoT已经成为蜂窝物联网领域的主流技术。市场研究机构CounterpointIoT的最新研究数据显示,全球移动物联网连接数将在2025年突破50亿大关,其中NB-IoT的贡献比将接近一半。
2021年,由于NB-IoT的规模应用,芯片的生产成本会进一步下降,即使考虑到近期芯片、元器件缺货,NB-IoT模组整体价格下降的趋势不会改变。随着城市管理智能化的深入,NB-IoT的商业部署只会进一步加快,这将带动提高NB-IoT基站的使用率和新基站的部署。但期望NB-IoT能够在越过1亿连接数后,产生“滚雪球”的产业效应,只是一种乐观估计,主要原因是NB-IoT的应用场景、接入平台还比较分散,从梅特卡夫定律看,NB-IoT目前处于连接数的积累阶段,发展拐点还没有到来。
同时,NB-IoT也面临一些挑战,业内人士认为这些挑战体现在NB-IoT功耗、网络覆盖、商业模式三个方面。
NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前在移动物联网上,普遍采用的还是2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好,但在中等频率和高频率实时使用时并没有非常明显的优势,而NB-IoT深度待机模式的功耗和2G掉电模式相差不多。所以以目前NB-IoT模块的实际功耗看,十年的超长待机时间是无法实现的,因此在低功耗一项上,NB-IoT优势并没有预计的大,所以采用NB-IoT的动力不够强。在网络覆盖上,NB-IoT相对于2G/3G/4G网络,其覆盖范围和网络质量还需提高,这也会影响用户的使用信心。在商业模式上,即使运营商开启高频服务功能,每年NB-IoT资费可以提升到35~40元,虽然提升了物联网业务的ARPU值(每用户平均收入),但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。
LoRa发力室内场景
目前,在全球范围内已超过1亿个LoRa终端接入节点,中国作为最大的物联网应用市场,占了近半的LoRa节点部署数量,在一些能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业得到应用。目前,LoRa技术也正在发力于室内场景应用,这将会成为LoRa最值得期待的市场。
LoRa最早于国外起步,在欧、美等国获得应用,但是应用相对分散。相比国外,国内起步较晚,LoRaWAN 协议的标准化落地情况比较差,但是发展速度快、应用丰富、规模大。作为和NB-IoT相似的技术,LoRa的问题与挑战主要是缺少政策及运营商的大力支持,但因为LoRa有其适用的场景,连接数一直在增长。
LoRa的问题是严重碎片化,这不仅制约LoRa产业的发展,也制约着LoRa企业的发展,且目前的产品丰富度无法满足碎片化应用需求,而且国内已有应用领域的市场增量有限,需要寻找新的应用领域拓展市场。目前电力和家居行业转向通过LoRa技术来解决问题。
从LoRa产业链看,相比于其他多数的无线通信技术,LoRa技术除了技术层面上的优势以外,丰富 健康 的产业链生态也是其优势之一,目前已形成了一个从LoRa芯片、模组、网关、终端、平台、系统集成商到解决方案提供商以及互联网企业、电信运营商等共同参与的格局。
哪些领域机会更多
疫情暴发以来,非接触式的远距离测温仪、巡逻无人机、防疫机器人等物联网产品在疫情防控和复工复产中,得到了广泛运用,2021年,这些应用会进一步升级,并将向在医疗保健中发挥作用发展。Forrester的研究预测,物联网会通过可穿戴设备和传感器实现主动的医疗保健参与,这将是2021年物联网应用的一大趋势。
Forrester认为,消费者将在2021年获得更多种类的无线连接。不仅有5G和移动物联网设备,蓝牙、Zigbee和近场通信(NFC)都在解决类似的物联网使用案例。Forrester的报告指出。诸如可穿戴设备和传感器之类的互动和主动参与将激增,它们可以检测患者在家中的 健康 状况。COVID-19之后的医疗保健将以数字医疗经验为主导,并将提高虚拟医疗的有效性。在家中监视的便利性将激发消费者对数字 健康 设备的赞赏和兴趣,因为他们可以对自己的 健康 有更深入的了解。数字医疗设备的价格将变得对消费者更加友好。
由于新冠肺炎疫情,迫使许多患者留在家里或延误了必要的护理,这使慢性病得不到控制,可预防的病得不到重视。医疗机构可以利用接入物联网的医疗设备增进对患者 健康 的了解,跟踪个性化医疗的结果。
另一方面,智能办公的利用率也会大大增长,Forrester期望至少80%的公司为未来的办公室制定全面的战略,其中包括IoT应用程序以增强员工安全性并提高资源效率,例如智能照明、电源、能源、环境监控和基于传感器的空间利用率等。高流量区域的活动监视对于优先进行站点清洁,管理拥挤区域以及修改办公室布局以实现 社会 疏远非常必要。1 nbiot技术怎么读
NB-IoT:读法 en bi: 'aiəut基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Inter of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。
NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。[1] NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。
NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
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NB-IOT(NarrowBandInterofThings,NB-IoT,又称窄带物联网),是由3GPP标准化组织定义的一种技术标准,是一种专为物联网设计的窄带射频技术;--OFweek光通讯网NB-IoT是在LTE基础上发展起来的,其主要采用了LTE的相关技术,针对自身特点做了相应的修改。
NB-IoT物理层,射频带宽为200 kHz,下行采用正交相移键控(QPSK)调制解调器,且采用正交频分多址(OFDMA)技术,子载波间隔15 kHz;上行采用二进制相移键控(BPSK)或QPSK调制解调器,且采用单载波频分多址(SC-FDMA)技术,包含single-tone和multi-tone两种。single-tone技术的子载波间隔为375 kHz 和15 kHz 两种,可以适应超低速率和超低功耗的IoT终端。
multi-tone技术的子载波间隔为15 kHz,可以提供更高的速率需求。NB-IoT的高层协议(物理层以上)是基于LTE 标准制定的,对多连接、低功耗和少数据的特性进行了部分修改。
NB-IoT的核心网基于S1接口进行连接。
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1、NB-IOT多输入多输出技术
NB-IoT可以利用多天线技术抑制信道传输衰弱,获得分集增益、空间复用增益和阵列增益,在发送端和接收端均采用多天线实现信号同时发送和接收;
因此就形成了一个并行的多空间信道,充分利用空间信道传输资源,在不增加系统带宽和天线发射总功率的条件下提供空间分集增益,在多径衰落信道中提高传输的可靠性,也即是实现信息的多输入多输出。
2、NB-IOT自适应技术
NB-IoT采用自适应技术,可以保证通信质量达到最优化,根据信道的传输环境的变化,适时地改变NB-loT的发送、接收参数。目前常用的自适应技术包括自适应资源分配技术、自适应编码调制技术、自适应功率控制技术和自适应重传技术。
3、NB-IoT多载波聚合传输技术
NB-IoT采用了多载波聚合传输技术,其是一种正交频分复用技术,可以将信道划分为多个正交的信道,能够将一个高速数据流分解成并行的多个低速子数据流,然后将这些数据调制到信道上,实现信息传输。
扩展资料
NB-IoT的四大特点:
一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;
二是具备支撑连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;
三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;
四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。
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