十大性能PK：当NB-IoT 遇上 eMTC

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。

随着 科技 的发展，物联网已经成为了大多数人所不能离开的一项高新技术，它通过各式各样的传感器实实在在地改变了我们日常生活，在生活中的几乎所有场景都可以见到它的身影。无论是家居、交通还是物流、工业领域，都因为物联网技术而变得更加智能化。

物联网究竟是什么

物联网，顾名思义就是万物相连的互联网，它是由互联网引申出来的含义，目前广泛运用在工业、农业、交通、家居、安保等领域内，有效推动了这些领域的智能化发展，也进一步拓展了发展潜力，将智能与数据化慢慢渗透于这些行业内。

同时物联网不仅可以提供信息传递功能，还具备对信息智能处理功能。它通过每一个传感器上的信息获取能力，通过互联网的方式进行有效传达，做到实时更新数据信息，并与智能分析、AI等技术进行结合，使其通过智能处理技术分析获取的海量信息，实现更有意义的传递。

不过物联网并不能脱离互联网而单独存在，它的核心仍然是互联网。它所收集的海量信息以及分析结果都需要互联网进行传递，这才能够实现万物互联的效果。

物联网当前所遇到的难题

根据GSMA（全球移动通信系统协会）预测，在2020年物联网的连接数将达到126亿，2025年物联网的连接数将达到252亿。虽然已经达到如此体量，但是从物联网推进到普及的过程中，仍遇到不少难题，这也为物联网之后的发展带来一定程度上的阻碍。

由于物联网的传感器身材都比较小，所以能耗问题一直都没有很好地解决。要么需要增加身材，要么需要降低性能，而且耗电量、成本等问题依然是物联网的痛点所在。此外，有很多物联网设备由于使用场景复杂，并无法使用外接电源，而且电池更换成本昂贵，所以低功耗就是物联网在这些场景下的一个最基础必备条件。

虽然目前4G已经大规模普及，而且市面上已经出现了很多5G手机，但是在物联网方向上，大多数物联网设备仍采用2G网络。这与网络覆盖率和成本息息相关，所以这是2G网络迟迟没有退网的一个原因。

此外，由于物联网每天会收集和传输大量信息，所以在安全方面也是物联网一直面对的一个难题。

NB-IoT芯片解决痛点，已经准备就绪

在过去，很多物联网产品每天传输的数据很低，而且不需要高速的传输效率，所以物联网芯片一直以低成本的2G为主。不过随着当前物联网的快速发展，物联网的连接数大幅度增长，过去的2G物联网不足以支撑目前的体量，需要一种新型的技术来引领物联网升级。

于是NB-IoT作为一种覆盖度广、低功耗、低成本的一种新型物联网技术，便进入众多开发者的视野中，这种技术在一些低功耗低成本的通信场景中，相比现在的2G物联网技术表现要更加出色、优秀。

目前NB-IoT芯片行业以华为、高通等一线大厂为主。

NB-IoT能否担负重任？

在提及到NB-IoT行业的前景和展望时，NB-IoT行业经历了四个阶段，分别是燥热、绝望、冷静和成熟，目前产业已经逐渐走向成熟，包括运营商的网络、芯片模组终端应用以及整个市场对于这项技术所持有的期望，这些都是非常理性和成熟的。

过去大家认为包括功耗、成本、性能在内的，这些阻碍NB-IoT发展的几个因素都已经被整个产业一一解决掉了，所以随着运营商网络的进一步的提高覆盖率增强，那么NB-IoT便会得到迅速的爆发。同时，NB-IoT的网络标准会在未来的5年内与5G网络完全融合，在未来的5~8年内，4G网也将开始步入退网通道，所以将与5G网络融为一体的NB-IoT的生命周期也会非常长的。

相比于智能手机这种3C市场来说，目前NB-IoT仍然是一个小市场，它具备非常清晰的细分，当前需求最刚性的就是抄表市场。而对于像共享单车、医疗 健康 设备、资产跟踪管理、宠物跟踪等在内的其他的新型市场来说，这些都是NB-IoT正在 探索 的领域。

总结

未来几年，物联网仍然将保持着急剧式增长，产业需要通过不断更替，吸收新鲜技术才可以保障长久发展。目前已经到了物联网需要更新换代的时刻，在以NB-IoT技术驱动为核心的公司支持下，相信会持续发力，承担起物联网中部分领域的重任。

中国三大运营商都在大力发展物联网业务，物联网卡和NB物联网卡已成为物联网领域的重中之重。谈到物联网，很多人都在想大力发展NB物联网意味着什么。使用现有的2G、3G和4G网络以及移动网络信号是否不方便？
物联网卡的不同应用场景
高速率业务：主要使用3G、4G技术，例如车载物联网设备和监控摄像头，对应业务特点要求是实时数据传输。
中等速率业务：主要使用GPRS技术，例如居民小区或超市的储物柜，使用频率高但并非实时使用，对网络传输速度的要求远不及高速率业务。
低速率业务：业界将低速率业务市场归纳为LPWAN市场，即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术，多数情况下通过GPRS技术勉力支撑，从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
目前低速率业务市场急需开拓，而低速率业务市场其实是最大的市场，如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器，此类设备在生活中出现的频次很低，但汇集起来总数却很可观，这些数据的收集用于各类用途，比如改善城市设备的配置等等。
此时NB-IOT网络就应运而生，NB-IoT是指窄带物联网技术。NB－IOT聚焦于低功耗广域（LPWA）物联网市场，是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。目前三大运营商已完成全国性主要地区的覆盖。
目前nb-iot物联卡具备以下优势
·大连接：每一个扇区可以支持10万个连接，与现有无线技术相比，NB-IoT可以提升50~100倍的接入数。
·广覆盖：比传统GSM网络增益20GB，一个基站提供的覆盖面积是以往的10倍。
·低功耗：NB-IoT节电技术DRX和PSM，通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的通常可以保障电池拥有5年以上的寿命。
·广应用：由于NB-IoT具有覆盖广、连接多、成本低和功耗低的优点，故其非常适合应用于低功耗设备，广泛应用于多种垂直行业。
·易使用：体积小，只需要搭配相应的NB-IOT模组，不占用内任何电路板空间。
·简单计费：NB物联卡的内部通信芯片、通信协议和资费政策较传统物联网卡有较大区别，支持定向连接，资费更优。
NB物联网卡和普通物联卡的区别有哪些？中景元物联指出合适NB-iot的应用场景非常多，对适合使用NB-iot的领域来说，机会非常多。从物联网企业家的角度来看，这等于是在扩大一个新的市场。在物联网时代，信息产业的传统运作模式正在被打破。
物联网（TheInternetofThings，简称IOT），即“万物相连的互联网”，是互联网基础上的延伸和扩展的网络，将各种信息传感设备与互联网结合起来而形成的一个巨大网络，实现在任何时间、任何地点，人、机、物的互联互通。
物联网并不是个新鲜的概念，20多年前，物联网概念由比尔盖茨首次在他的《未来之路》中提起。只是当时受限于无线网络、硬件及传感设备的发展，并未引起世人的重视。
2005年本人从事电表行业软件开发工作时，就接触过电力公司的远程抄表系统，这其实就是物联网的一种行业具体应用。传统的远程抄表系统均为集中抄读方式，即使用集中器通过485/MBus/PLC/Lora/Zigbee等有线或无线方式抄读目标设备的数据，如水表、气表、电表、传感器等。但是，有线存在布线困难问题，无线存在各种通信质量问题：如PLC难以避免噪声干扰、Lora通信速度较慢、点对点传输、ZigBee存在组网不可控现场通信质量差等。那有没存在一种通信技术，直接把设备数据上传到系统平台呢？这也是有的，一般方案是通过GPRS模块通信。但GPRS模块依然存在供电功耗和流量资费问题，因而没有很好地应用普及和推广。
2016年基于授权频谱（Licensed）的NB-IoT新型技术，很好的解决了GPRS的功耗问题，也因其大容量、覆盖广、高安全性等优势，在众多物联技术中脱颖而出，成为业界关注的焦点。具体来说，NB-IoT优点如下：
广覆盖：在同样的频段下，NB-IoT比现有的网络增益20dB，可更好满足厂区、管道井、井盖等这类对深度覆盖有要求的地方。
低功耗：模块在平时处于休眠状态，每天可根据程序设定自动唤醒上传数据，若没有收到请求的命令，模块会自动进入休眠，终端模块待机时间可长达8年。
低成本：与LoRa相比，NB-IOT无需自建基站，通讯稳定可靠。
大连接：同一基站可比现有无线技术提供50-100倍的接入数。
基于以上优点，NB-IoT通信技术可方便应用在以往难以应用远抄技术的领域，也使得传统远抄技术方案变得更简单，让设备通信更简单、更可靠。可广泛应用在各种行业中，比如：智能路灯、智慧停车、烟感气感监测、智慧消防、智能门锁、智慧水务、智慧井盖、智慧农业等行业应用。
目前，中国三大运营商正大张旗鼓地进行相关NBIoT通信基础建设，NBIoT相关行业应用也已初成规模。像NB-IOT在水表市场已小有突破，少数企业2018年出货实现了百万量级。燃气表龙头金卡智能，2017年全年试挂不足2万台，中间经过客户小批量试挂、中批量验证，2018年其出货量达到70万台。
凡事有利就有弊，那NBIoT通信技术应用有什么缺点呢？
传输数据少。基于低功耗的机制，注定了NBIoT只能传输少量的数据到远端，因此正式应用时要么单次传输字节数少，要么传输数据间隔长。比如智能水表、气表，一般是24小时传输一次数据。这意味着依靠实时数据分析的行业应用难以推广此技术。此外，还存在寿命到期电池更换的麻烦。
通信成本贵。目前NBIoT通信模块还是偏贵，主流芯片厂家主要有紫光展锐、华为海思和联发科，一块NBIoT模组在20~50元左右。通信流量上，电信是20元一年，包年时间多相对便宜，中国移动资费差不多，若设备量大还有议价空间。一块水电表零售价也就一两百元，NBIoT模组就吃掉了一大块成本。
技术待成熟。虽然中国各大运营商号称投入大量人力物力财力进行相关建设，NBIoT技术还不是很成熟。本人所在公司系统平台于2017年底就和电信云平台进行了系统对接，目前接了近万台NB-IoT电表和水表。发现电信平台依然在不断地更新升级，曾经在某商厦安装了300多块NBIoT电表，结果导致基站出现故障，后经电信技术人员积极抢修才恢复正常。诚然，电信云平台后面是华为公司作为技术支撑，实力强大，想必不久将来技术会成熟稳定。
平台对接难。电信的IOT平台走的是CoPA协议，CoPA协议对接方面复杂。虽然华为电信物联网平台上资料齐全，要和电信开放平台对接，还是要花不少时间。2017年公司研发部门安排专人花了2个月才对接好，为兼容传统tcp、udp通讯，后期又对设备通讯服务进行了优化处理，前前后后花了大概半年时间才完全稳定。因此，这对于一般传统企业还是有一定技术门槛的。
可以说，物联网是通向未来智能世界的万物互联必由之路，下一个万亿元级的通信业务，蕴育着巨大的市场空间，是未来促进社会发展刺激GDP增长的重要驱动力。NB-IoT通信技术，使得万物互联成了可能，将会普及到各个行业中。预计未来几年，物联网行业将因技术的更新换代呈现爆发性增长，拭目以待！

Boudica120/Hi2110。华为作为国内最大的NB-IoT芯片原厂，推出了Boudica120/Hi2110物联网主板芯片，搭载HuaweiLiteOS嵌入式物联网 *** 作系统，并在自己旗下的产品上使用，在浙江华为NB-IOT物联网综合实训实验箱属于旗下产品，因此使用的主板芯片是Boudica120/Hi2110。

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