LTE支撐的物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代 全面了解eMTC

　　2002年，數(shù)字通信重新定義電話，移動(dòng)通信開始騰飛;2010年，移動(dòng)技術(shù)重新定義計(jì)算;而現(xiàn)在，我們?cè)谥匦露x萬(wàn)物，也就是拓展互聯(lián)網(wǎng)邊界的價(jià)值，也就是物聯(lián)網(wǎng)。物聯(lián)網(wǎng)擁有非常廣泛的應(yīng)用，從智慧城市，例如照明、停車以及交通，可以被連接并有效地管理;到移動(dòng)健康，包括病人的診斷、病人情況的跟蹤、各種環(huán)境監(jiān)控;到家中水表、電表、煤氣等遠(yuǎn)程的跟蹤;到樓宇的安全及智能化、工業(yè)自動(dòng)化的控制;再到零售商業(yè)及資產(chǎn)追蹤等多種垂直領(lǐng)域和細(xì)分市場(chǎng)。目前在3GPP規(guī)范中有三種關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線連接技術(shù)，一種是NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))，第二種是ECGSM，第三種是eMTC。ECGSM是基于GSM(2G)技術(shù)的，暫且不談，NB-IoT我們做過(guò)詳細(xì)介紹，今天的主角將是eMTC。

　　eMTC的定義

　　LTE-M，即LTE-Machine-to-Machine，是基于LTE演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被稱為L(zhǎng)TE enhanced MTC ，即eMTC，旨在基于現(xiàn)有的LTE載波滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需求。eMTC基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行部署，支持上下行最大1Mbps的峰值速率，屬于物聯(lián)網(wǎng)中速率，其用戶設(shè)備通過(guò)支持1.4MHz的射頻和基帶帶寬，可以直接接入現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)。LTE在不斷演進(jìn)的過(guò)程中，最新的eMTC和NBIoT都進(jìn)一步優(yōu)化了系統(tǒng)的成本、增強(qiáng)了續(xù)航能力、擴(kuò)大了覆蓋范圍。eMTC的最關(guān)鍵能力在于支持移動(dòng)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?！　?/p>

　　eMTC的特性

　　窄帶LTE其中最主要的幾個(gè)特性。第一，系統(tǒng)復(fù)雜性地大幅度降低，復(fù)雜程度及成本得到了極大的優(yōu)化。第二，功耗極度降低，電池續(xù)航時(shí)間大幅度增強(qiáng)。第三，網(wǎng)絡(luò)的覆蓋能力大大加強(qiáng)。第四，網(wǎng)絡(luò)覆蓋的密度增強(qiáng)。

　　eMTC具備LPWA基本的四大能力：一是廣覆蓋，在同樣的頻段下，eMTC比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益15dB，極大地提升了LTE網(wǎng)絡(luò)的深度覆蓋能力;二是具備支撐海量連接的能力，eMTC一個(gè)扇區(qū)能夠支持近10萬(wàn)個(gè)連接;三是更低功耗，eMTC終端模塊的待機(jī)時(shí)間可長(zhǎng)達(dá)10年;四是更低的模塊成本，大規(guī)模的連接將會(huì)帶來(lái)模組芯片成本的快速下降，eMTC芯片目標(biāo)成本在1～2美金左右。

　　物聯(lián)網(wǎng)R13到R14的演進(jìn)

　　R14開啟了3GPP的5G之旅，未來(lái)5G應(yīng)用將涵蓋三大類場(chǎng)景：增強(qiáng)移動(dòng)寬帶(eMBB)、海量機(jī)器類通信(mMTC)和超可靠低時(shí)延(eMTC)。其中，eMBB場(chǎng)景是指在現(xiàn)有移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)場(chǎng)景的基礎(chǔ)上，對(duì)于用戶體驗(yàn)等性能的進(jìn)一步提升，主要還是追求人與人之間極致的通信體驗(yàn)。mMTC和eMTC則是物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場(chǎng)景，但各自側(cè)重點(diǎn)不同：mMTC主要是人與物之間的信息交互，eMTC主要體現(xiàn)物與物之間的通信需求?！　?/p>

　　從3GPP Release 13向Release 14的演進(jìn)過(guò)程中，對(duì)吞吐量需求不是特別大的聯(lián)網(wǎng)終端，如在廣播功能方面，在Release 13中只能支持單路廣播(unicast)，在Release 14中會(huì)增加多路廣播(multicast)功能;又如在定位功能方面的提升，可以對(duì)其位置進(jìn)行追蹤。

　　eMTC技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

　　到2018年非手機(jī)聯(lián)網(wǎng)終端的出貨量預(yù)計(jì)將超過(guò)50億，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)作為非常寬泛的垂直市場(chǎng)，落地需要非常強(qiáng)大的連接支撐，基本要求有三點(diǎn)：是連接要無(wú)處不在、無(wú)時(shí)不在;還要有安全保證;同時(shí)，要有一個(gè)非常完善、充分優(yōu)化的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。所以說(shuō)，基于LTE的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是最佳候選方案，目前有NB-IoT和eMTC。

　　廣覆蓋低功耗物聯(lián)網(wǎng)的解決方案存在多種選擇，用蜂窩網(wǎng)承載有三種方式，第一種是基于2G/3G/4G技術(shù)，采用與手機(jī)相同的終端芯片承載，與手機(jī)用戶的能力是一樣的;第二種是局部?jī)?yōu)化方案，包括eMTC、Cat1、Cat0方式等，能夠降低成本和功耗，增強(qiáng)覆蓋;第三種方式是NB-IoT。

　　再看看如今的LTE市場(chǎng)，截至2016年4月，在全球160多個(gè)國(guó)家中，超過(guò)500家運(yùn)營(yíng)商部署了LTE，超過(guò)400個(gè)廠家發(fā)布了超過(guò)5000款支持LTE的各種產(chǎn)品。借助過(guò)去數(shù)年智能手機(jī)的蓬勃發(fā)展，LTE已經(jīng)成為最容易獲得且性能最容易保證的無(wú)線通信主流技術(shù)。相比物聯(lián)網(wǎng)的Wi-Fi和藍(lán)牙技術(shù)，LTE的覆蓋聯(lián)接范圍更廣。另外，eMTC可以基于現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)直接升級(jí)部署，和現(xiàn)有的LTE基站共站址共天饋。eMTC和NB-IoT可以很大程度上復(fù)用現(xiàn)在LTE FDD和TD-LTE的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，因此通過(guò)少量的設(shè)備投資，網(wǎng)絡(luò)就可以對(duì)未來(lái)的NB-IoT和eMTC進(jìn)行支持，并不需要重新建一張網(wǎng)。這也是受到各大運(yùn)營(yíng)商追捧的原因之一。

　　eMTC的商業(yè)化應(yīng)用

　　應(yīng)用在智能物流中，具有防盜、防調(diào)換、實(shí)時(shí)溫度傳感和可定位優(yōu)勢(shì)，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控及定位，將信息記錄及上傳，可以對(duì)行駛軌跡查詢;在智能可穿戴設(shè)備中，可支持健康監(jiān)測(cè)、視頻業(yè)務(wù)、數(shù)據(jù)回傳和定位;依靠目前的蜂窩網(wǎng)交互屏幕，提供包括智能充電樁、候機(jī)寶、電梯衛(wèi)士、智能公交站牌、公共自行車管理等方面的應(yīng)用場(chǎng)景?！?/p>

　　物聯(lián)網(wǎng)中的智能家居

　　智能家居作為物聯(lián)網(wǎng)的分支也屬于方興未艾的市場(chǎng)，目前最主要需要解決“智能組合”與“連接組合”兩大問(wèn)題。作為智能家居廠家，雖然智能硬件的功能日益豐富，但這僅僅解決智能組合的問(wèn)題。我們常常談及的互聯(lián)互通處在連接組合的層面之上，目前在國(guó)內(nèi)智能家居市場(chǎng)上基本選擇Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave等近距離物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，也看到了一些選擇Lora和Sigfox兩大窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居、智慧社區(qū)和智慧城市中的應(yīng)用。但是因?yàn)榛贚TE的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)NB-IoT與eMTC的商業(yè)化應(yīng)用在明年才能啟動(dòng)，所以對(duì)于未來(lái)智能家居的連接選擇上，還處在未知數(shù)階段，市場(chǎng)也幾乎都是空白，但是這塊空白是大范圍的強(qiáng)需求所在?！　?/p>

　　解決了“智能組合”與“連接組合”問(wèn)題后，便是“互動(dòng)組合”?；?dòng)組合并不是指用戶通過(guò)手機(jī)APP去控制一臺(tái)設(shè)備，看似這種方法比原來(lái)有進(jìn)步，但依然很原始且傻瓜?；?dòng)組合即智能家居設(shè)備與設(shè)備之間的自決定與自處理，完全不需要人為干預(yù)，也可以稱之為“升級(jí)的機(jī)械式傻瓜化”。但“互動(dòng)組合”仍然不是智能家居領(lǐng)域的終極目標(biāo)，人工智能的非機(jī)械化個(gè)性化處理方式將駕馭“互動(dòng)組合”，我們稱之為“人格組合”，感知、通過(guò)學(xué)習(xí)進(jìn)行思考、并分析環(huán)境、最終做出本能的“類人格”反應(yīng)便是終點(diǎn)。

　　物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線技術(shù)的發(fā)展將會(huì)受到許多需求的挑戰(zhàn)，如高密度、高吞吐量，同時(shí)還需要低功率和低延時(shí);要高速度，同時(shí)也要高穩(wěn)定性;需要諸多復(fù)雜的機(jī)器連接。因?yàn)槟壳盁o(wú)線技術(shù)的尚不成熟，遭到許多質(zhì)疑，但當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)成熟時(shí)，也標(biāo)志著智能家居“無(wú)線連接”的時(shí)代到來(lái)，屆時(shí)質(zhì)疑聲將會(huì)消除，就如我們現(xiàn)在說(shuō)起電話只會(huì)想到手機(jī)而不會(huì)想到固話一樣。

　　編輯點(diǎn)評(píng)

　　如果只是把現(xiàn)有的LTE技術(shù)平移到物聯(lián)網(wǎng)終端是走不通的，因?yàn)闉榱藵M足更廣泛的物聯(lián)網(wǎng)終端連接，低功耗和較低數(shù)據(jù)傳輸速率是強(qiáng)需求。與我們所知道的Cat.4到Cat.16一樣，eMTC是Cat M1，而NB-IoT是Cat NB1，都屬于同一個(gè)LTE發(fā)展路線圖，eMTC對(duì)LTE協(xié)議進(jìn)行了裁剪和優(yōu)化，這些技術(shù)也能夠在運(yùn)營(yíng)商部署LTE時(shí)并存，NB-IoT和eMTC是LTE物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的互補(bǔ)。LPWA無(wú)論誰(shuí)家輸贏，都會(huì)促進(jìn)智能家居等第三方垂直行業(yè)的“連接組合”發(fā)展，拓展更多需求。eMTC可以支持語(yǔ)音VoLTE通話，NB-IoT可以在低吞吐量的應(yīng)用場(chǎng)景下將成本和功耗縮減至最低，eMTC和NB-IoT很難有非常清晰的界限，兩項(xiàng)技術(shù)將會(huì)互相融合、補(bǔ)充以提升用戶體驗(yàn)。