1 引言
隨著互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)迎來爆發(fā)期。由此帶來海量化、多樣性的連接需求，也推動了一個由蜂窩技術實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)、由萬物組成的全新智能生態(tài)系統(tǒng)的出現(xiàn)?；贚TE技術的物聯(lián)網(wǎng)是全新的物聯(lián)網(wǎng)技術，為物聯(lián)網(wǎng)的應用帶來諸多優(yōu)勢，包括廣泛深化的網(wǎng)絡覆蓋、可預見的服務質(zhì)量，高可靠、穩(wěn)定的端到端安全性和全球標準支持的無縫互操作性，將為物聯(lián)網(wǎng)帶來更多機會。
2 eMTC和NB-IOT的標準形成過程
LTE已形成完整的物聯(lián)網(wǎng)標準序列，可滿足覆蓋數(shù)據(jù)率、成本、耗電量從高到低的各種物聯(lián)網(wǎng)需求。
3GPP一直將物聯(lián)網(wǎng)作為LTE的重要演進方向。在LTE的第一個版本R8中，除了有滿足寬帶多媒體應用的Cat3、Cat4、Cat5等終端等級外，也有上行峰值速率僅有5Mbit/s的終端等級Cat1，可用于物聯(lián)網(wǎng)等“低速率”應用。在LTE發(fā)展初期，Cat1并沒有被業(yè)界所關注，隨著可穿戴設備的逐漸普及，才逐漸被業(yè)界重視。由于Cat1終端需要使用2根天線，對體積敏感度極高的可穿戴設備來說仍然“要求過高”，因此在實際商用中一般只配備1根天線。
在R12/R13中，3GPP多次針對物聯(lián)網(wǎng)做進一步優(yōu)化。首先是在R12中增加了新終端等級Cat0，放棄了對MIMO的支持，簡化為半雙工，峰值速率降低為1Mbit/s，終端復雜度降低為普通LTE終端的40%，初步達到了物聯(lián)網(wǎng)的成本要求。Cat0終端的信道帶寬降至1.4MHz，但射頻的接收帶寬仍為20MHz。于是，3GPP在R13中又新增Cat M1等級的終端，信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz，終端復雜度進一步降低。因此業(yè)界普遍認為Cat0是個過渡版本，Cat M1才是真正適用于物聯(lián)網(wǎng)的終端類型。Cat M1對應的LTE物聯(lián)網(wǎng)技術也被稱為增強型機器類型通信(eMTC)。
3GPP在R13中同時新增面向遠程抄表等更低速率、低成本、長電池壽命等物聯(lián)網(wǎng)應用的新型終端類型(Cat NB-1)，接收帶寬僅200kHz的“窄帶物聯(lián)網(wǎng)”(NB-IoT)標準。NB-IoT采用更窄的帶寬，上行3.75kHz的單子載波(SingleTone)傳輸方式，擴展DRX周期等特性，進一步降低功耗，提升覆蓋。
3 eMTC和NB-IoT的技術對比
典型的LTE物聯(lián)網(wǎng)終端類型包括Cat4、Cat1、Cat0、CatM1和NB-IoT，這5種終端類型可以覆蓋數(shù)據(jù)率、成本、耗電量從高到低的各種物聯(lián)網(wǎng)需求，形成完整的產(chǎn)品序列，對ZigBee、Wi-Fi等現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術形成有效的競爭。各種LTE物聯(lián)網(wǎng)技術對比情況如表1所示。
表1 各種LTE物聯(lián)網(wǎng)技術對比
eMTC是在既有LTE技術與架構(gòu)上進行優(yōu)化。采用LTE帶內(nèi)部署方式，支持TDD和FDD兩種方式。eMTC和LTE在同一頻段內(nèi)協(xié)同工作，由基站統(tǒng)一進行資源分配，共用部分控制信道。因此，運營商可以在已有的LTE頻段內(nèi)直接部署eMTC，無需再分配單獨的頻譜。
NB-IoT是針對物聯(lián)網(wǎng)特性的全新設計。有LTE帶內(nèi)、保護帶和獨立部署3種方式，目前只支持FDD方式。NB-IoT更為獨立，擁有一套完整的實現(xiàn)方案。NB-IoT采用LTE帶內(nèi)、保護帶部署方式時可以和LTE共用頻譜，采用獨立部署方式時，需要單獨的頻譜資源。3GPP會在后續(xù)版本中對NB-IoT繼續(xù)進行功能增強和優(yōu)化工作，主要內(nèi)容包括支持定位(E-CID、OTDOA/UTDOA)、支持多播(SC-PTM模式)、Non-Anchor PRB增強、移動性、業(yè)務連續(xù)性、低功率類型UE和TDD方式。
4 eMTC和NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展情況
隨著移動物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，全球主流的移動系統(tǒng)、終端芯片等廠家都加快了eMTC和NB-IoT研發(fā)，積極開展窄帶物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)布局。
NB-IoT和eMTC標準已經(jīng)在2016年Q3到Q4全面凍結(jié)。由于物聯(lián)網(wǎng)技術方案相對簡單，產(chǎn)業(yè)化進程將縮短，技術門檻也相應降低。目前，國際主流的系統(tǒng)廠家和芯片公司紛紛投入NB-IoT和eMTC產(chǎn)品的研發(fā)。整體來看，NB-IoT的產(chǎn)業(yè)化進度略快。