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一文看懂NB-IoT与eMTC:多模的物联网“全网通”才

自去年以来共享单车在海内各大年夜城市周全着花,在为国人出行带来便利的同时,也在无形中推动了海内物联网市场的成长。今年2月下旬,ofo发布与中国电信、华为杀青周全相助,将合营研发基于新一代物联网NB-loT技巧的共享单车智能办理规划,打造举世首款物联网共享单车。5月23日,高通也发布计划与中国移动钻研院及中国智能共享单车领先企业摩拜单车展开相助,启动中国首个eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外场测试。为何摩拜、ofo这两家海内最大年夜的共享单车厂商都如斯积极的采纳新一代的物联网技巧呢?eMTC/NB-IoT到底有何上风?

据市场钻研公司IDC猜测,2020年举世物联网连接数量将靠近300亿阁下。物联网市场规模预期在2020年前将以每年16.9%的速率增长,举世物联网市场到2020年将增长至1.7万亿美元。而其他业界厂商则估计,到2025年物联网连接数量将在500亿至1000亿之间。显然物联网将是一个异常伟大年夜的市场,同时也成为了浩繁厂商的必争之地。

对付通信设备厂商和电信运营商来说,比拟基于Wi-Fi、蓝牙、ZigBee等技巧阵营的物联网设备,基于蜂窝技巧的物联网连接设备更具代价。根据市场钻研机构Strategy Analytics的数据显示,估计到2025年蜂窝物联网连接数量将增至24亿。

根据Machina Research的猜测,到2025年,所有物联网连接中的72%将应用Wi-Fi、蓝牙、Zigbee这样的短间隔传输技巧。蜂窝物联网连接到2025年将达到220亿个(2015岁尾这一数字为3.34亿),虽然届时5G可能已经大年夜规模商用,然则此中大年夜部分仍将基于LTE技巧。

不合于智妙手机等移动终端设备,物联网市场对付移动性、数据传输速率的要求都相对较低,以是之前利用在物联网市场的主要照样2G/3G收集。不过很快,两种窄带LTE技巧标准eMTC以及NB-IoT将成为物联网利用新的主流技巧标准。

分外是NB-IoT,早在2015年9月的RAN全会上,就已经被3GPP确定为窄带蜂窝物联网的标准。2016年6月16日,NB-IoT技巧协议得到了3GPP 无线接入网(RAN)技巧规范组会议经由过程。从立项到协议冻结仅用时不到8个月,成为史上建立最快的3GPP标准之一。在9月完成机能标准拟订和12月完成同等性测试后,NB-IoT即可进入商用阶段。

去年3月,3GPP也正式发布eMTC相关标准,并已经在R13版本宣布。同时,作为未来窄带5G物联网的根基,eMTC和NB-IoT会根据往后的技巧、利用处景等的成长跟着LTE协议合营演进。

NB-IoT和eMTC作为物联网领域最具潜力的两项技巧,可适用于智能家居、共享单车、物流追踪、智能抄表、聪明楼宇、智能穿着、广域物联、工业物联等范例利用处景。

NB-IoT和eMTC

前面说到,NB-IoT和eMTC都属于窄带LTE技巧,这也意味着它们可以使用现有根基举措措施和频谱,不过比拟现有的LTE收集来说,NB-IoT和eMTC在传输速度上都进行了大年夜大年夜的低落。

NB-IoT应用的带宽大年夜约为200KHz,支持100Kbps以下速度传输低流量数据;而eMTC技巧则应用的是1.4MHz带宽,最高数据传输速度达1Mbps。

而这也使得终端和核心收集的繁杂性进一步低落,可实现更低功耗延长续航光阴,经由过程冗余传输实现更深覆盖。完全相符今朝物联网设备对付传输速度要求不高,低功耗、低资源的需求。

NB-IoT技巧具有以下上风:(1)强连接:穿墙能力上比Cat.4 LTE提升20dB增益,在同一基站的环境下,NB-IoT可以比现有无线技巧供给50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备资源、低设备功耗和优化的收集架构;(2)超低功耗:因为NB-IoT聚焦小数据量、低速度利用,是以NB-IoT设备功耗可以做到异常小,设备续航光阴可以从以前的几个月大年夜幅提升到几年以致十年以上;(3)深度覆盖:能实现比GSM高20db的覆盖增益,相称于提升了100倍覆盖区域能力;(4)低资源:NB-IoT构建于蜂窝收集,可直接支配于GSM收集、UMTS收集或LTE收集,以低落支配资源、实现平滑进级;同时低速度、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低资源上风。(5)安然性:承袭4G收集安然能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安然性;(6)稳定靠得住:能供给电信级的靠得住性接入,有效支撑IoT利用和聪明城市办理规划。

与NB-IoT技巧比拟,eMTC同样具有以上诸多特征,不过在旌旗灯号覆盖深度(穿墙能力比Cat.4 LTE提升15dB增益)、功耗、资源上则不合于NB-IoT。不过eMTC上风则在于传输速度更快,更低延时(100ms级,NB-IoT是秒级),支持移动性、FDD、定位、支持VoLTE语音通信等。不过,当3GPP Release 14标准的NB -IoT 出来之后也能够支持定位和必然的移动性等特点。

从上面的先容,我们不丢脸出,eMTC和NB-IoT各具上风,并在特点上有必然的覆盖,同时很难有异常清晰的边界。对付二者的关系,高通觉得,两项技巧之间是互补的关系,并各自适用于不合的物联网应用情境,同时,LTE窄带技巧和现有2G/GSM多模共存。

运营商加速结构

据GSA申报,举世有19家运营商在支配NB-IoT,估计2017年事尾,NB-IoT商用收集将达到25个。北美市场重点聚焦在eMTC商用,其后才是NB-IoT。欧洲和亚洲大年夜部分会优先在2017年支配NB-IoT。北美优先推动eMTC商用主如果由于其4G收集支配在低频上,商用eMTC相对更为轻易。而欧洲及中国三大年夜运营商的4G收集则扶植在高频上,这对付支配NB-IoT更得当收集演进。今朝海内的三大年夜运营商在积极支配NB-IoT的同时,也在力推eMTC。不过从商用角度来看,在海内NB-IoT显然是会更快。

根据中国联通的筹划,其将采纳900MHz+1800MHz频段来支配NB-IoT,此中屯子子将以900M为主。今朝中国联通的NB-IoT已经在十多个城市进行了支配试验,供给了包括像对付智能抄表、智能路灯、智能泊车等利用的支持。中国联通估计将会在8月实现在全国具备NB-IoT商用接入能力。而在去年岁尾前,中国联通在北京就已经实现了现网下的eMTC数据传输。对付eMTC商用,中国联通将进行4个城市的规模试点,2018年合时支配eMTC。

相对付中国联通来说,中国电信的动作彷佛更快。据懂得, 2016年12月中国电信的NB-IoT项目正式启动,筹办测试资本、拟订总体规划和测试规范;2017年1月完成了NB-IoT试验网工程扶植;2017年3月完成场外试验。根据中国电信的筹划,估计到2017年6月,中国电信将完成端到端营业运营级测试验证,完成NB-IoT全网支配,正式启动商用化事情。与此同时,中国电信也在积极推动eMTC。按照中国电信的目标,今年事尾,将会展开eMTC试商用,2018年将会实现eMTC正式商用。

去年11月,中国移动就完成业界首个基于3GPP标准协议的NB-IoT端到端系统功能及机能验证。今年1月尾,中国移动在鹰潭完成了覆盖城市全域的NB-IoT收集的扶植及开通。随后,中国移动在相关省市也展开了NB-IoT的试点,同时也展开了eMTC试验。中国移动总裁李跃在MWC2017上就表示:“2017年中国移动将在杭州、上海、广州、福州4个城市开展NB-IoT及eMTC的规模试验,后续将在多个重点城市开展商用,2018年将实现全网规模商用。”

从各个运营商支配的策略不丢脸出,不管是eMTC照样NB-IoT,运营商的都没有漠视,并且贯彻着两手都要抓并且两手都硬的思惟。从eMTC和NB-IoT的各自的特征启程,NB-IoT采纳FDD半双工,没有移动性,支持VoLTE,满意资源高效、时延不敏感、低数据量、深度覆盖用例的需求;而eMTC采纳FDD/TDD半双工,具有有限移动性到全移动性,能够支持VoLTE,可以满意高靠得住性、症毕营业型和低时延用例需求。两者有所覆盖但更多是互相弥补,结合两种技巧的上风,将满意更广泛的场景需求。运营商对两者都不敢懈怠的缘故原由还有另一个,便是NB-IoT和eMTC有望成为5G的一部分,3GPP针对5G mMTC场景,会首先评估NB-IoT/eMTC及其增强是否满意5G指标,若满意则将其作为5G标准规划。

芯片厂商争奇斗艳:多模才是未来趋势?

面对着伟大年夜的物联网市场,以及运营商对付NB-IoT和eMTC的力推,各大年夜物联网芯片厂商自然也不会错过这场盛宴。

这些芯片厂商的在物联网行业的举动之一便是经由过程和运营商和相助伙伴一路推动LTE物联网在中国的成长。以高通为例,2016年11月,高通联合中国移动和爱立信,启动海内首个Cat-M1测试;2016年12月,高通与中移物联网有限公司签署谅解备忘录;同一月,高通还联合中国联通和爱立信,完成基于Cat-M1标准的现网数据传输;今年3月,高通与华为相助,首次打通TDD Cat-M1标准空口 First Call。

除了联袂运营商和相助伙伴,各大年夜芯片厂商面对物联网的不合的应用处景和需求还推出了各自的物联网芯片。

作为NB-IoT标准的介入拟订者,华为海思今朝正在竭尽全力的力推NB-IoT芯片。据懂得,华为的NB-IoT芯片Boudica 120芯片在6月尾将大年夜规模发货,由ublox、移远相助供给NB-IoT商用模组。Boudica 150(支持1800M)今年二季度可以测试、第三季小批量商用、第四时大年夜规模商用出货。

此外,紫光展锐旗下的锐迪科推出的2G、NB-IoT双模物联网芯片RDA8909即将在6月量产。再起微电子的NB-IoT的芯片Wisefone7100也估计在今年二季度上市。

同样作为NB-IoT标准的介入拟订者,高通的策略则与华为等厂商的策略不合。在高通看来,物联网多模是趋势,NB-IoT与eMTC这两项技巧将互相弥补。假如采纳举世NB-IoT+eMTC双模的要领,将会充分发挥两种技巧的上风,增补双方的不够。

早在去年年头?年月,高通就曾推出了MDM9x07系列调制解调器,此前已经被60多个厂商所采纳,100多款产品在设计和上市历程中。

去年,高通还推出了可以支持eMTC/NB-IoT/GSM的多模物联网芯片MDM9206。这款芯片凭借字一硬件就能实现对付eMTC/NB-IoT/GSM的多模支持,用户可以经由过程软件进行动态连接选择。同时集成的射频可以支持15个LTE频段,基础可以覆盖举世大年夜部分区域。其上风就在于经由过程单个SKU办理了举世运营商及终端用户的多样的支配需求,具有高资源效益、快速商用、可经由过程OTA进级保障等上风。

△中国移动采纳爱立信RBS6000多模基站设备及高通MDM9206芯片平台,正在同步验证eMTC的端到端关键功能

得益于高通在手机行业里有多年的积累,包括通信的连接能力、Bluetooth、Wi-Fi、NFC等等,同时在CPU、GPU、多媒体,也便是AP侧,包括相机、显示以及认知谋略、增强现实等等领域也是有必然贮备的。此前高通产品市场高档总监沈磊就表示:“高通有能力把不合的IP、不合的能力集中在新的标准IoT模块里。”

据先容,高通MDM9X07和MDM9206的模块,除了具有eMTC和NB-IoT的连接能力,同时在内部也集成了CPU,有富厚的接口,“调制解调器本身便是系统节制器”。别的,高通还整合了A-GNSS办理规划,支持蜂窝和Wi-Fi定位,并且供给了很多软件,拥有安然性方面的能力。

高通称,今朝MDM9206已经得到大年夜多半业界领先的OEM厂商和模块厂商的终端设计,基于MDM9206的模块也已经宣布。而举世采纳高通芯片的物联网终端出货量已经跨越15亿,匀称天天都有跨越100万颗物联网芯片出货。足见高通所供给的物联网办理规划在互操作性、连接性、谋略和安然等方面都能满意客户需求。

今年4月尾,在2017中国联通终端财产链峰会上,遐想懂的通信推出中国首款全网通NB-IoT模组C1100,并发布6月实现百万级量产。据先容,懂的通信C1100模组是严格按照NB-IoT通信标准协议设计而成的,除了具备上述NB-IoT的特征外,还具备支持NB-IoT、eMTC和EGPRS的多模功能。

虽然懂的通信并且指出这款模块采纳的是那一款IoT芯片,然则从其的先容资料傍边不难预测出,其可能是基于高通的MDM9206芯片。由于今朝举世已商用的彷佛只有MDM9206这一款IoT芯片可以支持NB-IoT、eMTC和EGPRS的多模功能。

今年5月,摩拜单车和中国移动钻研院也开始与高通杀青相助,启动中国首个 eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外场测试,并将高通MDM920举世多模LTE IoT调制解调器利用到摩拜单车的智能车锁上,以便加倍精准地的定位和识别可用单车、加快智能锁开锁速率,并对单车状态持续监测、实时治理。可实现对资源效益、低功耗、低带宽、长达数年的续航光阴和更广覆盖的支持。

此外,MDM9206举世多模LTE调制解调器和Qualcomm Technologies的低功耗蓝牙办理规划还计划被利用在摩拜单车的 “智能保举泊车点”(sMPL)中,可实现亚米级定位,赞助摩拜单车实时掌握各区域内单车数量、位置及不合区域间的流量信息,为单车投放、调整和运维供给智能指引。

虽然多模多频的IoT芯片在资源上要相对较高(今朝NB-IoT的资源也不停没有降下来),但这对付模块OEM厂商来说,可以很轻易做到支持举世各类模式以及各类频段要求的模块,可以避免仅支持单一NB-IoT或eMTC所带来的市场风险。由于今朝这两项技巧都还处于成长初期,未来成长还具有很大年夜的不确定性。以是,能够同时支持NB-IoT和eMTC的多模多频规划在今朝看来是对照保险的,而且这也有点像今朝手机市场的走向——“全网通”。

对付摩拜来说,只采纳MDM9206一款芯片就可以实现各家运营商的eMTC和NB-IoT收集的支持,这样不仅可以极大年夜的低落采购资源和支配资源,也可以低落设备掩护上的繁杂度。别的,得益于MDM9206对付多模(比如在欧洲eMTC收集更为成熟)以及举世多频段的支持,也有利于摩拜后续进一步开发外洋市场。

高通与上游收集运营商中国移动钻研院以及摩拜这个共享单车市场的领头羊的相助,则可以让MDM9206在共享单车应用处景中发挥多模上风,为广大年夜用户供给便捷的物联网办事的(今朝摩拜单车平台上运营的智能单车已跨越450万量),更充分地发挥多模物联网芯片的市场竞争力。经由过程联袂高低游企业,高通能周全推动全部物联网生态成长,推进举世多模物联网技巧成长与支配。

值得留意的是,除了高通之外,英特尔和RDA也在朝着“全网通”偏向支配。英特尔的XMM 7315也是一款支持NB-IoT和eMTC两种标准的芯片,估计将会在今年下半年商用。RDA另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品RDA8910也在筹备中,估计将于2018年二季度量产。

在各大年夜通信巨子纷繁将眼光聚焦在物联网多模芯片的时刻,谁能更快的实现商用、更好地和市场结合、满意用户的需求,就有可能在初期的物联网市场争得一席之地,并为未来在物联网行业的成长奠定根基。在这方面,高通已经走在了前面。这次高通与中国移动、摩拜单车的相助,将是一个新的开始。

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