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关于蜂窝物联网的两种制式emtc与nb-iot的详解

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关于蜂窝物联网的两种制式emtc与nb-iot的详解
长期以来，蜂窝物联网的两种制式eMTC与1.功耗低、终端续航时间长，目前2G终端待机时长仅20天左右，在一些LPWA典型应用如抄表类业务中，2G模块显然无法符合特殊地点如深井、烟囱等无法更换电池的应用要求。

而eMTC的耗电仅为2G Modem的1% ，终端待机可达10年。

2.海量连接，满足“大连接”应用需求，物联网终端的一大特点就是海量连接用户，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，而eMTC支持每小区超过1万个终端。

3.典型场景网络覆盖不足，例如深井、地下车库等覆盖盲点，4G室外基站无法实现全覆盖。

而在广覆盖方面，eMTC比LTE 增强15dB（可多穿一堵墙），比GP4.成本有望不断降低，目前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。

2G通信模块一般在20元人民币以上，而4G通信模块则要150元人民币以上，相比之下eMTC 终端有望通过产业链交叉补贴，不断降低成本。

5.专用频段传输干扰小，相对非蜂窝物联网技术来说，eMTC基于授权频谱传输，传输干扰小，安全性较好，能够确保可靠传输。

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。

1.从技术层面两者的关系在峰值速率上，NB-IoT对数据速率支持较差，在200Kbps，而eMTC能够达到1Mbps；在移动性上来看，NB-IoT由于无法实现自动的小区切换，因此几乎不具备移动性，eMTC在移动性上表现更好；在语音上，NB-IoT不支持语音传输，而eMTC支持语音；在终端成本上，NB-IoT由于模组、芯片制式统一，现已降至5美元左右，但是eMTC目前的价格仍然偏高，且下降缓慢；在小区容量上，eMTC 没有进行过定向优化，难以满足超大容量的连接需求；在覆盖广深上，NB-IoT 覆盖半径比eMTC 大30%。

eMTC覆盖较NB-IoT 差9dB 左右。

2.从应用场景两者的混合组网
从双方的技术特征可以看出，NB-IoT在覆盖、功耗、成本、连接数等方面性能占优，通常使用在追求更低成本、更广深覆盖和长续航的静态场景下；eMTC其在覆盖及模组成本方面目前弱于NB-IoT，但其在峰值速率、移动性，语音能力方面存在优势，更适合应用。

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4-NB-IoT和eMTC覆盖能力浅析

4-NB-IoT和eMTC覆盖能力浅析

NB-IoT和eMTC覆盖能力浅析中国移动通信研究院 李秋香、崔航、徐芙蓉、李新、杨光{liqiuxiang, cuihang, xufurong, lixin, yangguangyj}@1. 概述NB-IoT(Narrowband Internet of Things)和eMTC(Enhanced Machine-Type Communications)是3GPP针对低功耗广覆盖（LPWA，Low Power Wide Area）类业务而定义的新一代蜂窝物联网接入技术，主要面向低速率、低时延、超低成本、低功耗、广深覆盖、大连接需求的物联网业务。

NB-IoT和eMTC采用的技术手段有共性地方：例如覆盖增强和低功耗技术。

也有差异的地方：NB-IoT在物理层发送方式、网络结构、信令流程等方面做了简化，而eMTC是LTE的增强功能，主要在物理层发送方式上作了简化和增强。

覆盖增强是NB-IoT和eMTC的重要特性，NB-IoT提出了在GSM基础上增强20dB的覆盖目标，即MCL（Maximum Coupling Loss，最大耦合路损）要达到164dB。

主要通过提高功率谱密度、重复发送、低阶调制编制等方式实现；eMTC的MCL目标是155.7dB，即在LTE FDD基础上增强15dB，在TD-LTE上增强9dB左右，由于LTE不同信道的覆盖能力有所差别，不同信道的增强量有所差别。

本文首先分析NB-IoT、eMTC各物理信道的原理及特征，研究NB-IoT、eMTC覆盖增强方式，给出不同信道链路仿真结果及链路预算结果。

2. NB-IoT 和eMTC 物理信道简介2.1 NB-IoT 物理信道NB-IoT 目前只在FDD 有定义，终端为半双工方式。

NB-IoT 上下行有效带宽180KHz，下行采用OFDM，子载波带宽与LTE 相同，为15KHz ；上行有两种传输方式：单载波传输（Single tone）、多载波传输（Multi-tone），其中Single tone 的子载波带宽包括3.75KHz 和15KHz 两种，Multi-tone 子载波间隔15KHz，支持3、6、12个子载波的传输。

蜂窝物联网模组简介介绍

蜂窝物联网模组简介介绍

开发工具与SDK
厂商通常提供相应的开发工具和软件开发包（SDK），方便开发者进行模块的配置、调试和应用程序开发。
03
蜂窝物联网模组的应用场景
智能家居
01
02
03
智能家电
如智能电视、智能冰箱、 智能空调等，通过蜂窝物 联网模组实现远程控制和 智能化管理。
智能照明
利用蜂窝物联网模组实现 远程控制和定时开关，节 能环保。
智能安防
如智能门锁、智能监控、 智能消防等，通过蜂窝物 联网模组实时监测和报警 。
智能穿戴
智能手表
通过蜂窝物联网模组实现 通话、短信接收等功能， 方便用户日常生活和工作 。
智能手环
利用蜂窝物联网模组实现 健康监测、运动记录等功 能，提高用户健康水平。
智能眼镜
通过蜂窝物联网模组实现 AR应用、远程视频等功能 ，满足用户不同需求。
提高客户服务水平
为了满足客户的需求，需要不断提高客户服务水平。例如，提供及时的技术支持和解决方案、加强与客 户的沟通等，以提高客户的满意度和忠诚度。
THANK YOU
规模预测
根据市场调研和分析，到XXXX年，蜂窝物联网模组市场规模有望达到XX亿人民币以上。
市场竞争格局与市场机会
市场竞争格局
目前，蜂窝物联网模组市场呈现出多家 企业竞争的格局。其中，领先的企业包 括华为、中兴通讯、移远通信等。这些 企业在产品研发、市场拓展等方面具备 一定优势。
VS
市场机会
随着5G技术的普及和物联网应用的深入 ，蜂窝物联网模组市场将迎来更多的发展 机遇。例如，在智能家居、智慧城市、车 联网等领域，蜂窝物联网模组将有更广泛 的应用前景。
智能安防
智能门禁
利用蜂窝物联网模组实现远程开 门、密码开锁等功能，提高安全
NB-IoT基本原理与eMTC对比介绍

NB-IoT基本原理与eMTC对比介绍

• 3.75kHz和15kHz两种子载波间隔 • 覆盖优，速率低 Multi-tone • 15kHz子载波间隔 • 速率高，覆盖稍差
终端上报支持的能力，网络侧统一调度
HUISAIWLIECIOTNECSHENMOLICOOGNIEDS UCOC.T,OLTRD.
HUAWEI CON1F0IDENTIAL
Single RAN G/U/L/NB IoT
1
NB IoT 新建
Gb/IuP S/S1/MI
Single EPC GU/L
MI 2 IoT EPC 3
行业终端
• 传感器接口 • 应用驻留
NB-IoT 模块
• 无线连接 • 软SIM • 传感器接口 • 应用驻留
基站
• 低成本站点解决方案 • 新空口支持Massive
IoT连接
1 重用站点基础设施，降低部署成本
核心网
• 移动性/安全/连接管理 • 无SIM卡终端安全接入 • 终端节能特性 • 时延不敏感终端适配 • 拥塞控制和流量调度 • 计费使能
2 支持接口优化，优化30%以上信令开销，支持终端节电和降成本。
3 基于CloudEdge平台优化的IoT专用核心网，可与现网组pool，降低每连接成本
HUAWEI CONFIDENTIAL
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信道映射
HUISAIWLIECIOTNECSHENMOLICOOGNIEDS UCOC.T,OLTRD.
HUAWEI CONFIDENTIAL
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上行物理信道： PRACH和PUSCH
• PRACH使用3.75KHz载波，不同的覆盖等级下，使用不同的MCS(速率不同，扩频因子不同，重复次数） • PUSCH使用15KHz、3.75KHz或者15KHz与3.75KHz共存的方式
NB-IoT和eMTC覆盖能力对比

NB-IoT和eMTC覆盖能力对比

信道的覆盖能力有所差别，因此不同信道的增强量也有所差别。

本文首先研究NB-IoT、eMTC的覆盖增强方式，给出不同信道链路仿真结果及链路预算结果，并结合外场测试结果，对其覆盖增强能力进行了验证。

2 NB-IoT和eMTC覆盖能力分析2.1 概述N B-I o T具有三种部署方式：独立部署（S t a n d a l o n e）、保护带部署（G u a r d b a n d）、带内部署（In-band），这三种工作模式的覆盖目标均为MCL 164 dB，比GSM覆盖增强20 dB。

NB-IoT的覆盖增强方面，上行方向上，主要是通过提升上行功率谱密度、重复发送实现，三种工作模式基本没有区别。

下行方向上，Standalone独立部署的功率可独立配置，In-band带内部署及Guard band的功率受限于LTE的功率，因此In-band及Guard band需更多重复次数才能达到与Standalone同等覆盖水平，在相同覆盖水平下，Standalone的下行速率性能优于另两者。

N B-I o T上行有两种传输方式：单载波传输（Single tone）、多载波传输（Multi-tone），其中Single tone的子载波带宽包括3.75 kHz和15 kHz两种，Multi-tone子载波间隔15 kHz，支持3、6、12个子载波的传输[1]。

终端相同的发射功率情况下，3.75 kHz的功率谱密度理论上比15 kHz高6 dB，在相同覆盖水平下，3.75 kHz的重复次数低于15 kHz。

eMTC具有Mode A和Mode B两种模式，Mode A支持各信道不重复或少量的重复次数，比如上下行业务信道最大重复次数为32次，其覆盖目标是MCL 145 dB；Mode B支持各信道更多的重复次数，比如上下行业务信道的最大重复次数可达2 048次，其覆盖目标是MCL 155.7 dB。

eMTC Mode B模式在LTE基础上增强15 dB左右，比NB-IoT的覆盖目标低9 dB左右，本节理论分析部分以介绍Mode B模式为主，第3节基于产业支持情况以Mode A进行测试验证。