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目录NB‐IoT的组建方式和优势一物联网现状NB‐IoT与eMTC物联网二三四NB‐IoT的经典应用—OFO共享单车物联网（IoT）是目前发展十分快速的一个新兴行业物联网技术在行业应用比例逐年提高物联网业务比例虽然还小，但增长迅速一物联网现状LPWA（Low Power Wide Area）类业务：物联网世界存在⼤量的传感类、控制类连接需求，这些连接速率要求很低，但对功耗和成本⾮常敏感，且分布很⼲、海量，现有3G/4G技术从成本上无法满⾜需求；目前2G虽然已在承担⼀部分对功耗要求相对不⾼的业务需求，但明显还有⼤量需求无法满⾜，也不是长期发展的⽅案目前在3GPP规范中有三种关于物联网的无线连接技术，一种是NB‐IoT(窄带物联网)，第二种是ECGSM，第三种是eMTC。ECGSM是基于GSM(2G)技术的。由于GSM网络慢慢的退化，本文中不在讲解ECGSM。物联网技术是低功耗广域网（LPWAN）的天下，NB‐IoT与eMTC同属低功耗广域网技术，两者在技术上互有优劣。NB‐IoT：窄带物联网（Narrow Band Internet of Things）eMTC：LTE‐M，即LTE‐Machine‐to‐Machine，是基于LTE演进的物联网技术，在R12中叫Low‐Cost MTC，在R13中被称为LTE enhanced MTC ，即eMTC，旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。注：R12与R13区别请参考《LTE小基站优化：3GPP演进到R13》当然我们只知道低功耗是NB‐IoT、eMTC这两种窄带LPWA技术的核心特点之一，那么他们是怎么做到低功耗的呢?PSM、eDRX可以说是NB‐IoT和eMTC低功耗的左膀右臂。二NB‐IoT与eMTC物联网1. 什么是PSM(Power Saving Mode)PSM即低功耗模式，是3GPP R12引入的技术，其原理是允许UE在进入空闲态一段时间后，关闭信号的收发和AS(接入层)相关功能，相当于部分关机，从而减少天线、射频、信令处理等的功耗消耗。UE在PSM期间，不接收任何网络寻呼，对于网络侧来说，UE此时是不可达的，数据、短信、电话均进不来。只有当TAU周期请求定时器(T3412)超时，或者UE有MO业务要处理而主动退出时，UE才会退出PSM模式、进入空闲态，进而进入连接态处理上下行业务。TAU周期请求定时器(T3412)由网络侧在ATTACH和TAU消息中指定，3GPP协议规定默认为54min，最大可达310H。那么UE处理完数据之后，什么时候进入PSM模式呢?这是由另一个定时器ActiverTimer(T3324，0‐255秒)决定的。UE处理完成数据之后，RRC连接会被释放、进入空闲态，与此同时启动Active Timer，此Timer超时后，UE即进入上述PSM模式。2. eDRX(Extended DiscontinuousReception)eDRX即非连续接收，是3GPP R13引入的新技术。R13之前已经有DRX技术，从字面上即可看出，eDRX是对原DRX技术的增强：支持的寻呼周期可以更长，从而达到节电目的。eDRX的寻呼周期由网络侧在ATTACH和TAU消息中指定(UE可以指定建议值)，可为20s，40s，80s，…最大可达40min。相比以往1.28s/2.56s等DRX寻呼周期配置，eDRX耗电量显然低很多。PSM和eDRX虽然让终端耗电量大大降低，但都是通过长时间的“罢工”来换取的，付出了实时性的代价。对于有远程不定期监控(如远程定位，电话呼入，配置管理等)需求且实时性要求很高的场景，不适合开启PSM功能;如果允许一定的时延，最好采用eDRX技术、并将eDRX寻呼周期设的尽量短些(根据可接受的时延要求，最短为20s，…)。UE可在ATTACH和TAU中请求开启PSM或(和)eDRX，但最终开启哪一种或两种均开启、以及周期是多少均由网络侧决定。伴随移动通信技术的不断发展，全球物联网即将迎来快速的发展。在国际运营商中，AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus都先后开展了eMTC的商用。当然中国的三大运营商也是早早的开始了布局。各大芯片厂家也从底层芯片上展开了布局。1、中国电信中国电信正在积极跟进NB‐IoT技术发展，并正式立项对NB‐IoT关键技术、终端和业务开展研发。在具体部署方案上，将基于全覆盖的800M LTE网络部署NB‐IoT；基站同时支持LTE和NB‐IoT与800MLTE基站共享基带、射频及天馈资源。同时，为了规避可能的频率干扰，并考虑LTE800后续演进的灵活性，优先考虑独立工作模式。2、中国移动对于中国移动来说，其公众物联网平台自2014年11月底正式商用,截至今年6月,用户已超过2700万。目前，中国移动正加快推进全球统一标准窄带物联网产业成熟和物联网应用创新，构建物联网开放实验室，促进芯片和模组成熟发展，打造一张低成本、低功耗、广覆盖、高可靠的公共物联网，力争2017年实现商用。3、中国联通中国联通在2015年7月，建成并开放全球第一个NB‐IoT新技术示范点；2016年上半年上海迪斯尼物联网启动商用；2015年‐2016年开展了NB‐IoT业务试点及试验，目前正推进重点城市（北京、上海、广州、深圳、银川、长沙、福州）的NB‐IoT商用部署，计划在2017年实现规模商用，2018年则将开始全面推进国家范围内的商用部署。中国联通部署在900MHz、1800MHz频段，用于NB‐IoT和VoLTE。在900MHz采用DSSS动态频谱解决方案，在1800MHz连续覆盖区域，部署5MHz带宽的LTE，在没有1800MHz连续覆盖的区域，带宽自动缩窄到3MHz，但中心频点保持不变，两侧空出的频谱，自动部署14个GSM频点。华为从2014年开始投入NB‐IoT芯片研发；2015年推出了基于预标准的芯片原型产品；2016年9月份，在3GPP标准发布后的3个月即推出了商用芯片Boudica120。通过半年时间与合作伙伴进行验证和改进，目前Boudica120开始进入规模发货阶段，月发货能力可达百万片以上高通2016年年初推了的MDM 9x07，支持Cat 4，最高支持150Mbps；另外一个是MDM 92071，支持Cat 1的标准；还有2016年10月推出的MDM9206，支持CatM1，后期通过软件升级可以支持NB‐IoT。2017年4月发布基于MDM9206、支持Cat M1的模块，而对于Cat NB1的支持预计在此之后不久，通过软件升级的方式实现。6月29日消息，联发科技今天宣布推出旗下首款NB‐IoT（窄带物联网）系统单芯片（SoC）MT2625，并携手中国移动打造业界尺寸最小（16mm X 18mm）的NB‐IoT通用模组，以超高集成度为海量物联网设备提供兼具低功耗及成本效益的解决方案。该方案支持3GPP NB‐IoT（R13 NB1, R14 NB2）的450MHz‐2.1GHz全频段运作，适合全球范围内智能家居、物流跟踪、智能抄表等静态或移动型物联网应用。联发科技MT2625将于2017年第三季度商用一、选择战场在物联网的建网中，有非常多的应用场景需要满足，那么NB‐IoT与eMTC是在哪个场景下进行PK的呢?主要有三个场景，我们依次来看一下。物联网应用可根据速率、时延及可靠性等要求，主要可分为三大类：场景一：低时延、高可靠性业务。该类业务对吞吐率、时延或可靠性要求较高，其典型应用包含车联网、远程医疗等;场景二：中等需求类业务。该类业务对吞吐率要求中等或偏低，部分应用有移动性及语音方面的要求，对覆盖与成本也有一定的限制，其典型业务主要有智能家防，可穿戴设备等;场景三：LPWA(Low Power Wide Area)业务。LPWA业务的主要特征包括低功耗、低成本、低吞吐率、要求广(深)覆盖且所涉终端数量巨大，其典型应用包含抄表、环境监控、物流、资产追踪等。在以上各类业务中，LPWA业务由于连接需求规模大，是全球各运营商争夺连接的主要市场。NB‐IoT与eMTC也主要是在这个战场上进行PK的。NB‐IOT与eMTC的对决二、战败了哪些对手NB‐IoT与EMTC一路走来，是战败了哪些网络制式，才走到最后的呢?目前，存在多种可承载LPWA类业务的物联网通信技术，如GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等，但存在如下问题：1.终端续航时长无法满足要求，如：目前GSM终端待机时长(不含业务)仅20天左右，在一些LPWA典型应用如抄表类业务中更换电池成本高，且某些特殊地点如深井、烟囱等更换电池很不方便。2.无法满足海量终端的应用需求，物联网终端的一大特点就是海量，因此需要网络能够同时接入大量用户，而现在针对非物联网应用设计的网络无法满足同时接入海量终端的需求。3.典型场景网络覆盖不足，例如深井、地下车库等覆盖盲点，室外基站无法实现全覆盖。4.成本高，对于部署物联网的企业来说，选择LPWA的一个重要原因就是部署的低成本。智能家居应用主流通信技术是WiFi，WiFi模块虽然本身价格较低，已经降到了10元人民币以内了，但支持WiFi的物联网设备通常还需无线路由器或无线AP做网络接入、或只能做局域网通信。而蜂窝通信技术对于企业来说部署成本太高，国产最普通的2G通信模块一般在30元人民币以上，而4G通信模块则要200元人民币以上。LPWA类业务连接是全球产业关注的重要市场，但现有2G/3G/4G难以难以承担这类业务当前物联网应⽤⾯临多个问题LPWA应⽤部分痛点现有4G技术速率⾼、成本⾼，2G能⼒弱且无法长期存在，不能满⾜LPWA业务需求LPWA业务要求典型场景□络覆盖不⾜，例如：室内的无线抄表、边远地区的环境监控和地下资源监控终端种类多、批量⼩，业务开发□槛⾼，综合成本⾼1234终端功耗过⾼无法满⾜海量终端应⽤需求超低功耗如：5Wh电池续航10年超⼤连接如：⼤于5万连接每⼩区超强覆盖如：相⽐GSM增强20dB超低成本模组成本⼩于5美元，甚⾄未来要求2美元注：使⽤5Wh电池，2G终端待机⼤概2个⽉左右NB‐IoT在覆盖、功耗、成本、连接数等⽅⾯性能最优，最符合LPWA类业务需求NB‐IoT相⽐于其它窄带物联网技术存在优势三NB‐IoT的组建和优势NB‐IoT占用180KHz带宽，这与在LTE帧结构中一个资源块的带宽是一样的。NB‐IoT有以下三种可能的部署方式：1)带内部署(In‐band operation)适用于LTE频段。直接利用LTE载波中间的资源块来部署NB‐IoT。2)保护带部署(Guard band operation)适用于LTE频段。利用LTE频段边缘的保护频带来部署NB‐IoT。3)独立部署(Stand alone operation)适用于重耕GSM频段。GSM的信道带宽为200KHz，这对NB‐IoT180KHz的带宽足够了，两边还留出来10KHz的保护间隔。LPWA开启低功率广覆盖IoT市场，NB‐IoT具备技术优势不同无线物联网接入技术对比NB IoT相对短距通信/私有技术优势明显NB‐IoT产业链快步完备，全球产业联盟加速行业成熟广/深覆盖：比GPRS覆盖增强20dB+ 技术点1：上行功率谱密度增强17dB 技术点2：重复+编码6~16dB 注：GSM终端发射功率最大可以到33dBm，NB‐IoT发射功率最大23dBm，所以实际NB‐IoT终端比GSM终端功率谱密度高7dB 低功耗：基于AA电池，使用寿命可超过10年（与具体应用和话务模型相关）终端芯片低功耗关键技术：关键技术1：芯片复杂度降低，工作电流小；关键技术2：空口信令简化, 减小单次数传功耗；关键技术3：基于覆盖等级的控制和接入，减少单次数传时间；关键技术4：PSM（节能模式），终端功耗仅15uW ；关键技术5：eDRX（扩展周期不连续接收），减少终端监听网络的频度；关键技术6：长周期TAR/RAU，减少终端发送位置更新的次数；关键技术7：只支持小区选择和