3GPP将物联网通讯统称为MTC,即Machine Type Communication,区别人与人之间的信息交互,MTC亦等价于Machine to Machine (M2M)或者物联网IoT(Internet of Things),我们可以这样认为MTC=IoT=M2M。
而要实现MTC的落地应用,需要某种或某些技术去实现,那都有哪些技术呢?
NB-IoT/eMTC/LoRa/Sigfox/EC-GSM这是从从广域网角度讲的,是不是看着有点晕乎的?虽然技术看着很高尚,但是世界是现实的,技术也是为利益服务的。
承载MTC的技术由两股势力来支配:
(1)3GPP组织
(2)非3GPP组织
3GPP组织支配的技术:
(1)eMTC
(2)NB-IoT
(3)EC-GSM
非3GPP组织支配的技术:
(1)LoRa
(2)Sigfox
物联网是个极其庞大的产业,为争夺产业制高点,3GPP组织很有种畏惧挑战意味,在于LoRa和Sigfox技术代表的集团进行激烈的竞争。
(1)eMTC
eMTC是一项具体技术,支持物联网实现的技术,这个与MTC是个广义概念完全不同,即eMTC≠MTC。
3GPP组织在研究物联网技术时实际是分了三个方向:一个基于LTE技术的LTE enhanced MTC(eMTC) ;一个基于全新空口的NB-IoT;一个是原始GSM技术的扩展,EC-GSM。所以eMTC实际是基于LTE的技术,我们也称之为LTE-M或LTE-MTC,有人也称之为LTE-M2M,也就是说eMTC=LTE-M=LTE-MTC=LTE-M2M≠MTC,真正标准中的叫法是eMTC,LTE-M等都是市场宣传说法。
eMTC基于1.4M带宽,可以认为是LTE的阉割版。
(2)NB-IoT
NB-IoT是基于全新空口的技术,通俗理解就是这玩意和2G/3G/4G类似,都是个标准,但是是完全不同标准,有时容易混淆是因为NB-IoT的这个新技术在设计上,继承了LTE技术的一些参数设计,但是NB-IoT实际和4G LTE完全不是一回事,专业的叫法叫与LTE空口不兼容。
现在网络部署时,NB-IoT的基带和LTE的基带如果是放到同一个BS内,是无法用一块基带处理板来承载的,都是要分使两块处理板,其实就相当于在同一个BS内支持两种制式的网络。
NB-IoT是基于180KHz的载波带宽,这里就能看到LTE不支持180KHz的载波带宽。
这里可以讲讲NB-IoT的故事,NB-IoT的标准出炉,也不是一帆风顺,在3GPP组织内部,由H和Q公司组团所代表的NB-CIoT,和E公司带头(N/Z/S/I公司都是小弟)支持的NB-LTE进行了激烈的PK,最终E这个传统老大还是技高一筹,NB-LTE成为最终标准,但是名称最后都统一为NB-IoT,当然NB-LTE中也借鉴了NB-CIoT的某些设计,实际最终NB-IoT标准是个混血儿。
(3)EC-GSM
Extended Coverage GSM,也叫EC-GSM-IoT,早期亦被称为EC-EGPRS,是指面向物联网的扩展覆盖GSM。它包括GSM和EGPRS标准的最新补充和改进,EC-GSM能够使覆盖提高20dB,可部署在现有GSM网络中,通俗点讲就是EC-GSM是2G时代的技术到现在的演进版本,更多的是做技术升级。
(4)LoRa
美国的Semtech公司在12年收购了拥有LoRa技术的法国Cycleo公司后,开始向业界推广LoRa技术,LoRa的接收灵敏度可达-148dbm,可以高度确保连接的可靠性,LoRa是基于非授权频段的,3GPP主导的技术都是基于授权频段的,LoRa在Semtech公司的推广下,成立了LoRa联盟,非营利性组织,发展非常迅速。
(5)Sigfox
Sigfox是由法国一家公司提出的技术,Sigfox使用一种名为超窄带(UNB)的技术,这种技术每秒只能处理10到1000比特的数据。Sigfox最大的杀手锏就是价格便宜,每年的设备连接维护费仅为1欧元,这为其推广带来了巨大的潜力。
有了承载物联网的各色技术,物联网是不是就可以完美部署了呢?
答案是否定的,因为还需要终端的支持。
3GPP组织主导的eMTC和NB-IoT都需要相应的终端支持,物联网的终端有哪些呢,我们看下边的表格。
伴随3GPP的发展,到Release 13终端已超过十几种,其中category 1 最初在设计的时候就是为物联网的应用做了考虑的,category 1 需要使用20M带宽,全双工,2根天线,其实是比较接近物联网需求的,但是物联网涉及的行业太广了,绝大部分的需求都是低功耗,低速率的需求,而category 1是无法满足大部分场景的,因此category 0终端应运而生,category 0 支持1.4M带宽,最大可扩展到20M带宽,在Release 12中就引入了,它的特性是专门为物联网设计的,半双工,单天线。
未来匹配终端对物联网的需求,特别是耗电方面,如何应对呢?
3GPP 从Rrelease 12引入创新技术PSM(Power Saving Mode),PSM比Idle Mode更省电,终端在PSM下,可以决定要多长的时间active传送或接收资料,终端就不用一直处于开机状态,类似于休眠,因此可以大幅延长终端的使用时间,最长可达10年。
到了Release 13标准,eDRX (Enhanced Discontinuous Reception)被提出,一样是为了终端更加省电。
对于LoRa和Sigfox都是专有的终端,就不在此赘述了。