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一文看懂物联网的无线连接技术eMTC

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-01-09   来源:中国工控网   浏览次数:40
核心提示:  2002年,数字通信重新定义电话,移动通信开始腾飞;2010年,移动技术重新定义计算;而现在,我们在重新定义万物,也就是拓展互联网边界的价值,也就是物联网。物联网拥有非常广泛的应用,从智慧城市,例如照明、停车以及交通,可以被连接并有效地管理;到移动健康,包括病人的诊断、病人情况的跟踪、各种环境监控;到家中水表、电表、煤气等远程的跟踪;到楼宇的安全及智能化、工业自动化的控制;再到零售商业及资产追踪等多种垂直领域和细分市场。目前在3GPP规范中有三种关于物联网的无线连接技术,

  2002年,数字通信重新定义电话,移动通信开始腾飞;2010年,移动技术重新定义计算;而现在,我们在重新定义万物,也就是拓展互联网边界的价值,也就是物联网物联网拥有非常广泛的应用,从智慧城市,例如照明、停车以及交通,可以被连接并有效地管理;到移动健康,包括病人的诊断、病人情况的跟踪、各种环境监控;到家中水表、电表、煤气等远程的跟踪;到楼宇的安全及智能化、工业自动化的控制;再到零售商业及资产追踪等多种垂直领域和细分市场。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,暂且不谈,NB-IoT我们做过详细介绍,今天的主角将是eMTC


  eMTC的定义

  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。eMTC基于蜂窝网络进行部署,支持上下行最大1Mbps的峰值速率,属于物联网中速率,其用户设备通过支持1.4MHz的射频和基带带宽,可以直接接入现有的LTE网络。LTE在不断演进的过程中,最新的eMTC和NBIoT都进一步优化了系统的成本、增强了续航能力、扩大了覆盖范围。eMTC的最关键能力在于支持移动性并可以定位,成本只有Cat1芯片的25%,相比于GPrs速率要高四倍。

  eMTC的特性

  窄带LTE其中最主要的几个特性。第一,系统复杂性地大幅度降低,复杂程度及成本得到了极大的优化。第二,功耗极度降低,电池续航时间大幅度增强。第三,网络的覆盖能力大大加强。第四,网络覆盖的密度增强。

  eMTC具备LPWA基本的四大能力:一是广覆盖,在同样的频段下,eMTC比现有的网络增益15dB,极大地提升了LTE网络的深度覆盖能力;二是具备支撑海量连接的能力,eMTC一个扇区能够支持近10万个连接;三是更低功耗,eMTC终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,大规模的连接将会带来模组芯片成本的快速下降,eMTC芯片目标成本在1~2美金左右。

  物联网R13到R14的演进

  R14开启了3GPP的5G之旅,未来5G应用将涵盖三大类场景:增强移动宽带(eMBB)、海量机器类通信(mMTC)和超可靠低时延(eMTC)。其中,eMBB场景是指在现有移动宽带业务场景的基础上,对于用户体验等性能的进一步提升,主要还是追求人与人之间极致的通信体验。mMTC和eMTC则是物联网的应用场景,但各自侧重点不同:mMTC主要是人与物之间的信息交互,eMTC主要体现物与物之间的通信需求。

  从3GPP Release 13向Release 14的演进过程中,对吞吐量需求不是特别大的联网终端,如在广播功能方面,在Release 13中只能支持单路广播(unicast),在Release 14中会增加多路广播(multicast)功能;又如在定位功能方面的提升,可以对其位置进行追踪。

  eMTC技术的优势

  到2018年非手机联网终端的出货量预计将超过50亿,物联网市场作为非常宽泛的垂直市场,落地需要非常强大的连接支撑,基本要求有三点:是连接要无处不在、无时不在;还要有安全保证;同时,要有一个非常完善、充分优化的一个生态系统。所以说,基于LTE的物联网技术是最佳候选方案,目前有NB-IoT和eMTC。

  广覆盖低功耗物联网的解决方案存在多种选择,用蜂窝网承载有三种方式,第一种是基于2G/3G/4G技术,采用与手机相同的终端芯片承载,与手机用户的能力是一样的;第二种是局部优化方案,包括eMTC、Cat1、Cat0方式等,能够降低成本和功耗,增强覆盖;第三种方式是NB-IoT。

  再看看如今的LTE市场,截至2016年4月,在全球160多个国家中,超过500家运营商部署了LTE,超过400个厂家发布了超过5000款支持LTE的各种产品。借助过去数年智能手机的蓬勃发展,LTE已经成为最容易获得且性能最容易保证的无线通信主流技术。相比物联网的Wi-Fi和蓝牙技术,LTE的覆盖联接范围更广。另外,eMTC可以基于现有LTE网络直接升级部署,和现有的LTE基站共站址共天馈。eMTC和NB-IoT可以很大程度上复用现在LTE FDD和TD-LTE的网络基础设施,因此通过少量的设备投资,网络就可以对未来的NB-IoT和eMTC进行支持,并不需要重新建一张网。这也是受到各大运营商追捧的原因之一。

 
关键词: 联网 覆盖
 
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