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物联网和网络音频——深度解读eMTC和NB-IoT技术对比
来源: | 作者:pro4a70c733 | 发布时间: 2020-07-30 | 29 次浏览 | 分享到:
eMTC和NB-IoT的标准形成过程:

 LTE 已形成完整的物联网标准序列,可满足覆盖数据率、成本、耗电量从高到低的各种物联网需求。 3GPP一直将物联网作为LTE 的重要演进方向。首先是简化为半双工,峰值速率降低为 1Mbit/s,终端复杂度降低为普通LTE终端的40%以下,Cat M1 对应的LTE物联网技术也被称为增强型机器类型通信(eMTC)。 3GPP同时新增面向远程抄表等更低速率、低成本、长电池寿命等物联网应用的新型终端类型(Cat NB-1),接收带宽仅200kHz的“窄带物联网”(NB-IoT)标准。NB-IoT采用更窄的带宽,进一步降低功耗,提升覆盖。

 谈到eMTC和NB-IoT,许多人都想到了GPRS。严格来说,GPRS属于GSM技术(2.5G), eMTC和NB-IoT属于LTE,及4G,并会兼容之后的5G,所以,今天的主角将是NB-IoT、eMTC。

技术对比

1) 覆盖

 NB-IOT:设计目标是在GSM 基础上覆盖增强20dB。以144 dB 作为GSM 的最大耦合路损,NB-IoT 设计的最大耦合路损为164 dB。其中,其下行主要依靠增大各信道的最大重传次数以获得覆盖上的增加。通过上行覆盖增强技术,尽管NB-IoT 终端上行发射功率(23 dBm)较GSM(33 dBm)低10 dB,其传输带宽的变窄及最大重复次数的增加使其上行可工作在164 dB 的最大路损下。

 eMTC:其设计目标是在LTE 最大路损(140 dB)基础上增强15 dB 左右,最大耦合路损可达155 dB。该技术覆盖增强主要依靠信道的重复,其覆盖较NB-IoT 差9dB 左右。

 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。

2) 模组成本

 NB-IoT: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;采用半双工方式、无需双工器、降低带外及阻塞指标等一系列方法。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,具体金额及时间进度,由产业发展的速度而定。

 eMTC:在LTE 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。在市场初期部署规模下,其模组成本可低于10 美金。

3) 连接数

 连接数是影响物联网大规模应用的关键因素。

 NB-IoT: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。

4) 语音支持能力

 标清与高清的VoIP语音,其语音速率分别为12.2kbps与23.85kbps。即全网至少需提供10.6kbps 与17.7kbps 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67kbps与30kbps,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,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。

5) 移动性管理

 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。

6) 业务模式

 NB-IoT: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、中等速率以及语音等业务需求,比较适合低速率且移动性要求较低的LPWA 应用。

 eMTC:在覆盖及模组成本方面目前弱于NB-IoT,但在峰值速率、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。

7) 综合性能

 综合而言,两者确实是各有优劣,在下面的图表中可以看到详细的指标对比:



网络广播对讲应

 从上面的分析可以看出,物联网中的eMTC技术对于网络广播对说,是一个非常好的选择,也一定是一个趋势。可以想象,在不远的将来,公园景区、隧道桥梁、矿井、风力发电等场所,都会使用eMTC作为网络传输的广播对讲。