Qualcomm博客

得益于eMTC和NB-loT技术,LTE IoT正在连接海量物联网

我们正身处5G(一个可以连接周围几乎一切的网络)的开端。为了更快实现这一目标,我们正努力推动5G NR(新空口), 即全球5G标准,旨在2019年为智能手机带来下一代移动宽带体验。

5G NR规范首个版本带来了eMBB (增强型移动宽带)和URLLC(超可靠、低延迟通信),可以应用于高性能物联网用例,但其并不以解决低复杂度的物联网(也被视为海量物联网或mMTC)问题为目标。

那么如何实现连接海量物联网的5G愿景呢? 需要明确的是,“海量物联网”这个概念指的是数十亿的终端、物体和机器需要无处不在的连接,即便在最遥远的地方也不例外,比如深埋在地下的传感器。要达到这种规模(按照3GPP的定义,每平方公里至少有100万个终端),移动网络必须更高效地支持那些低频通讯的简易终端,同时要高效利用能效,以带来超过十年的电池寿命。听起来很有挑战性是吗?是的!但我们并不需要等到5G来临才开始连接海量物联网。为什么这样说呢?

3GPP已经推出了一套互为补充的窄带LTE IoT技术: eMTC(增强型机器对机器通信)和NB-loT(窄带物联网)。两者都为低复杂度/低功耗、更深更广的覆盖和更高终端密度而设计,同时能和谐的与其他LTE服务共存,如普通的移动宽带。

两者共同扩展了LTE技术组合,从而支持更广泛的低功耗物联网用例。

图1:互补的eMTC和NB-loT提供了广泛的物联网用例

 

我们真的同时需要eMTC和NB-loT连接海量物联网吗?答案是肯定的, 因为eMTC和NB-loT互为补充,针对不同的应用场景而设计。

eMTC仅使用1.4MHz带宽就能够提供高达1Mbps的吞吐量,还支持包括VoLTE在内的基础功能。此外,其支持的移动性还适用于包括物流追踪和可穿戴设备在内的广泛物联网用例。NB-loT则可延伸到低吞吐量、耐延迟的应用领域,比如仪表和传感器。它可以使用200kHz的带宽传输数万比特每秒的数据速率,并且可以提供更深更广的覆盖。此外,NB-loT可以部署在现有的LTE频段内,或部署在LTE运营商的保护频段(guard-band)内,或者独立部署,为重耕GSM(2G/GPRS)频谱提供便捷的迁移路径。

在3GPP Release13之后,将会有一系列LTE IoT技术创新,带来许多进一步的技术增强以满足未来海量物联网的需求。例如,Release 14将为eMTC和NB-loT带来新功能,比如单小区多播,实现空口软件升级,以及为物流追踪功能带来增强的终端定位。此外,两个正在进行的Release15工作项目将进一步加强eMTC和NB-IoT的功能,新增特性包括:唤醒信号和在TDD上支持NB-IoT。

图2: 3GPP Release13及以上版本的LTE物联网演进

 

显然,LTE IoT技术已经开始连接海量物联网,而eMTC和NB-IoT也将在未来数年里继续演进——通过利用已经覆盖全球的LTE网络的规模和长期性(也可以无缝地从2G网络进行迁移)。最终,将会有一个基于5G NR的海量物联网解决方案。一些未来的先进设计元素将包括:NOMA(非正交多址接入),可以利用RSMA(资源扩展型多址接入)进行无调度信号传输,即终端可随时发送数据而无需请求许可;以及通过LTE终端对终端功能而扩展的网状网络功能。

另一个令人振奋的维度是向非授权频谱的扩张。MulteFire联盟正在调整LTE IoT,使其能在非授权频段运行,从而超越移动宽带和由MulteFire 1.0支持的高性能物联网。通过利用窄带LTE IoT技术,这将为私有LTE网络带来新的机遇,并为LPWA带来全新用例。

目前我们已经可以提供商用多模解决方案,支持eMTC(Cat-M1)、NB-loT(Cat-NB1)和E-GPRS。Qualcomm MDM9206是一款灵活的、单SKU解决方案,仅通过单一的硬件、软件和RF设计,便可以实现全球部署。就在几周前,我们宣布了一个令人兴奋的消息——利用我们的LTE IoT多模解决方案,与摩拜单车和中国移动开展外场测试。另外,全球的移动运营商也开始推出商用的LTE IoT网络,支持Cat-M1和Cat-NB1终端。在写这篇博文时,已经有超过20家移动运营商公开宣布他们将部署LTE IoT,还有更多运营商在试验eMTC和/或NB-IoT技术,以为商业化做准备。总之,我们对LTE IoT的未来充满期待,也很高兴能继续引领LTE IoT向5G演进。

图3:在2017年6月,LTE IoT在全球势头强劲

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