这几年,物联网技术逐渐成为了人们关注的重点。
随着移动通信技术的发展,在传统“短距离”物联网技术的基础上,涌现了很多“长距离”物联网技术,给行业带来了一阵春风。
这些新兴物联网技术中,我们介绍最多的,就是nb-iot和lora。
作为最受追捧的物联网技术,nb-iot的火热程度毋庸置疑。
其实,除了它俩之外,还有一项技术,应用也很广泛,曾经一度被认为会三分天下有其一。
它就是我们今天文章的主角——emtc。
“万物互联”是一块巨大无比的蛋糕。为了瓜分这块蛋糕,很多企业都迫不及待的参与物联网技术的研发中。行业里也陆续出现了各种各样的物联网技术标准,令人眼花缭乱。
从总体上来看,物联网技术被分为两个大类:wlan物联网和蜂窝物联网。
wlan物联网,以wi-fi、bluetooth、zigbee、z-wave为代表。
蜂窝物联网,以nb-iot、emtc、lora、sigfox为代表。
它们之间的区别,主要在于功耗和距离。有点类似于手机上网,用wi-fi,还是用数据业务。
以前的物联网,是wlan物联网技术的天下,但是,这几年,蜂窝物联网技术崛起,抢尽了风头。
蜂窝物联网技术,也属于lpwa技术(low power wide area,低功耗广域网)。
lpwa技术,覆盖距离更远,功耗更低,安全性和可靠性更高,更能满足行业需求。
lpwa的定位:远覆盖、低速率
在蜂窝物联网里面,又分为若干个阵营。
目前通信行业最大的派系——3gpp组织(3gpp是什么?),就是其中的阵营之一。
emtc和nb-iot,都是3gpp推出的技术标准。
确切地说,在3gpp规范中,有三种关于物联网的无线连接技术,分别是nb-iot、emtc、ec-gsm。ec-gsm是基于gsm(2g)技术的,现在基本上不关注了。所以,重点就是nb-iot和emtc。
nb-iot和emtc又是怎么来的呢?
话说,作为lte的缔造者,3gpp组织一直将物联网作为lte的重要演进方向。
早在2008年,lte的第一个版本r8(release 8)中,除了有满足宽带多媒体应用的cat.3、cat.4、cat.5等终端等级外,也有上行峰值速率仅有5mbit/s的终端等级cat.1,可用于物联网等“低速率”应用。
注意!这里的cat并不是猫的意思,是category的缩写,“种类,分类”的意思。cat.x说的就是ue-category,ue是用户设备(user equipment )。cat.x这个值就是用来衡量用户终端设备无线性能的,说白了就是用来划分终端速率(等级)的。
不同的cat,不同的速率
在lte发展初期,cat.1并没有被业界所关注。随着可穿戴设备的逐渐普及,cat.1才逐渐被业界重视。
但是,cat.1终端需要使用2根天线,对体积敏感度极高的可穿戴设备来说仍然“要求过高”(一般只配备1根天线)。
所以,在r12/r13中,3gpp多次针对物联网进行优化。
首先是在r12中增加了新终端等级cat.0,放弃了对mimo(多天线)的支持,简化为半双工,峰值速率降低为1mbit/s,终端复杂度降低为普通lte终端的40%。这样一来,初步达到了物联网的成本要求。
但是,虽然cat.0终端的信道带宽降至1.4mhz,但射频的接收带宽仍为20mhz(太大)。
于是,3gpp在r13中又新增cat.m1等级的终端,信道带宽和射频接收带宽均为1.4mhz,终端复杂度进一步降低。
而cat.m1,也就是我们的emtc。
这就是emtc的来源。
此外,3gpp在r13中同时新增了一个cat.nb-1,它的接收带宽仅180khz。
这个cat.nb-1,就是我们的nb-iot。
说了半天,还没介绍emtc的全名呢。
emtc的全名有点长,是enhanced machine-type communication,增强型机器类型通信。(在之前的3gpp r12版本,叫做low-cost mtc)
它还有一个名字,叫做lte-m,lte-machine-to-machine,lte-机器到机器。也就是说,是机器之间用lte通信,非常直白了,适用于物联的lte网络。
搭车说一下,machine-to-machine通常简写为m2m,大家可能也听说过。
emtc和nb-iot都是3gpp这一个妈生的,所以算是兄弟俩。这兄弟俩也确实很像,到底有多像?
可以看下面这个图:
nb-iot和emtc参数对比
看得出来,大部分都是一样的,只有若干处区别(见黄色部分)。
相同点我们就不说了,广覆盖、低功耗、低成本、大连接,之前介绍nb-iot已经说过很多了。
小枣君重点说说emtc的差异化特色。
概括起来说,emtc相比nb-iot,有五个优势:
一是速率高。
之前我们说nb-iot,总是会说,为了保证低功耗,所以速率很慢。但是emtc不一样,它支持上下行最大1mbps的峰值速率。请不要小看这个速率,在保证覆盖和功耗的基础上,能达到这个速率已经很不错了。这个速率,足以支撑更丰富的物联应用,如低速视频、语音等。
二是移动性。
nb-iot的移动性差,只支持重选,不支持切换。所以,它一般都用于不怎么需要动的领域,例如水表电表及路灯井盖。但emtc不同,它支持连接态的移动性,物联网用户可以无缝切换,保障用户体验。因此,emtc更适用于智能手表这样的可穿戴设备。
三是可定位。
基于tdd的emtc,利用基站侧的prs测量,在无需新增gps芯片的情况下就可以进行位置定位。这样一来,更有利于emtc在物流跟踪、货物跟踪等场景的普及。
四是支持语音。
没错,这货竟然支持语音,而且支持volte。因此,emtc可被广泛应用到紧急呼救相关的物联设备中。
基于cat-m1(emtc)的volte
五是支持lte网络复用。
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。省钱才是硬道理。emtc利用这个优势,可以实现低成本的快速部署,有利于运营商抢占市场先机。
当然,emtc也不是每个方面都强于nb-iot,在覆盖能力和模组成本方面,emtc是不如nb-iot的。
所以,在具体的应用方向上,如果对语音、移动性、速率等有较高要求,则选择emtc技术。相反,如果对这些方面要求不高,而对成本、覆盖等有更高要求,则可选择nb-iot。具体来说,像智能物流、楼宇安防、可穿戴通话等设备,就适合采用emtc技术。
其实,在两者诞生之初,竞争关系更为激烈。对于选择哪种网络制式,业内一直争执不休。
这种争论一直持续到2017年6月。在3gpp第76次全会上,业界就移动物联网技术(包括nb-iot和emtc)rel.15演进方向达成了相关共识:不再新增系统带宽低于1.4mhz的emtc终端类型;不再新增系统带宽高于200khz的nb-iot终端类型。
说白了,就是彻底划分开了nb-iot和emtc的应用界限,术业有专攻。在那之后,两者才转为了混合组网、差异化互补的合作关系。
emtc和nb-iot携手走向5g
那emtc在实际市场应用中,又是怎样的进展呢?
在具体的商用市场上,相比于nb-iot的高调而火热的发展,emtc是非常低调的,至少国内市场如此。
国内三大运营商,电信和联通早早地确定了在nb-iot上的决心,并行动迅速,取得了很大的进展。但是在emtc方面,两家就比较“淡定”了。中国联通表示会适时部署,实际上并没有明确的发展时间点,有点打太极的味道。中国电信方面,也是观望的态度,官方口径是“根据标准、产业成熟情况,适时引入”。
中国移动方面其实应该对emtc更为敏感,因为emtc支持tdd网络(移动没有fdd牌照),但实际上,移动也是举棋不定。
中国移动虽然已在多个城市进行emtc网络的小范围部署和验证,但没有在公开场合公布它的emtc计划,非常低调。
说白了,还是因为牌照的原因,所以中国移动采取了脚踩两只船的策略,以发展nb-iot为主、同时顺顾emtc技术。
相比之下,以欧美日运营商为代表的海外市场,对emtc就热情多了。
早在2017年年初,at&t (美国和墨西哥)、kpn (荷兰)、 kddi (日本)、ntt docomo (日本)、orange (欧洲、中东和非洲)、telefonica (欧洲)、telstra (澳大利亚)、telus (加拿大) 和verizon (美国) 就联合宣布支持emtc的全球部署。尤其是美国的at&t和verizon,都在2017年宣称部署了国家级的emtc网络。
全球运营商鼎力支持emtc的部署
总而言之,虽然emtc目前在国内的发展并没有像nb-iot一样风风火火,但是,作为一项有自己独特优点的物联网技术,我们应该对它有更多的关注和重视。占据了标准优势的emtc,在未来的市场竞争中,肯定会有更大的作为。
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