物聯(lián)網(wǎng)中的eMTC是什么與NB-IoT和LoRa又有什么關(guān)系

這幾年，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)逐漸成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)。

隨著移動(dòng)通信技術(shù)的發(fā)展，在傳統(tǒng)“短距離”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，涌現(xiàn)了很多“長(zhǎng)距離”物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，給行業(yè)帶來(lái)了一陣春風(fēng)。

這些新興物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中，我們介紹最多的，就是NB-IoT和LoRa。

作為最受追捧的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，NB-IoT的火熱程度毋庸置疑。

其實(shí)，除了它倆之外，還有一項(xiàng)技術(shù)，應(yīng)用也很廣泛，曾經(jīng)一度被認(rèn)為會(huì)三分天下有其一。

它就是我們今天文章的主角——eMTC。

“萬(wàn)物互聯(lián)”是一塊巨大無(wú)比的蛋糕。為了瓜分這塊蛋糕，很多企業(yè)都迫不及待的參與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的研發(fā)中。行業(yè)里也陸續(xù)出現(xiàn)了各種各樣的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，令人眼花繚亂。

從總體上來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)被分為兩個(gè)大類：WLAN物聯(lián)網(wǎng)和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)。

WLAN物聯(lián)網(wǎng)，以Wi-Fi、Bluetooth、Zigbee、Z-wave為代表。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)，以NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox為代表。

它們之間的區(qū)別，主要在于功耗和距離。有點(diǎn)類似于手機(jī)上網(wǎng)，用Wi-Fi，還是用數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。

以前的物聯(lián)網(wǎng)，是WLAN物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的天下，但是，這幾年，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)崛起，搶盡了風(fēng)頭。

蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，也屬于LPWA技術(shù)（Low Power Wide Area，低功耗廣域網(wǎng)）。

LPWA技術(shù)，覆蓋距離更遠(yuǎn)，功耗更低，安全性和可靠性更高，更能滿足行業(yè)需求。

LPWA的定位：遠(yuǎn)覆蓋、低速率

在蜂窩物聯(lián)網(wǎng)里面，又分為若干個(gè)陣營(yíng)。

目前通信行業(yè)最大的派系——3GPP組織（3GPP是什么？），就是其中的陣營(yíng)之一。

eMTC和NB-IoT，都是3GPP推出的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

確切地說(shuō)，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)，分別是NB-IoT、eMTC、EC-GSM。EC-GSM是基于GSM（2G）技術(shù)的，現(xiàn)在基本上不關(guān)注了。所以，重點(diǎn)就是NB-IoT和eMTC。

NB-IoT和eMTC又是怎么來(lái)的呢？

話說(shuō)，作為L(zhǎng)TE的締造者，3GPP組織一直將物聯(lián)網(wǎng)作為L(zhǎng)TE的重要演進(jìn)方向。

早在2008年，LTE的第一個(gè)版本R8（Release 8）中，除了有滿足寬帶多媒體應(yīng)用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等終端等級(jí)外，也有上行峰值速率僅有5Mbit/s的終端等級(jí)Cat.1，可用于物聯(lián)網(wǎng)等“低速率”應(yīng)用。

注意！這里的Cat并不是貓的意思，是Category的縮寫，“種類，分類”的意思。Cat.X說(shuō)的就是UE-Category，UE是用戶設(shè)備（User Equipment ）。Cat.X這個(gè)值就是用來(lái)衡量用戶終端設(shè)備無(wú)線性能的，說(shuō)白了就是用來(lái)劃分終端速率（等級(jí)）的。

不同的Cat，不同的速率

在LTE發(fā)展初期，Cat.1并沒(méi)有被業(yè)界所關(guān)注。隨著可穿戴設(shè)備的逐漸普及，Cat.1才逐漸被業(yè)界重視。

但是，Cat.1終端需要使用2根天線，對(duì)體積敏感度極高的可穿戴設(shè)備來(lái)說(shuō)仍然“要求過(guò)高”（一般只配備1根天線）。

所以，在R12/R13中，3GPP多次針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化。

首先是在R12中增加了新終端等級(jí)Cat.0，放棄了對(duì)MIMO（多天線）的支持，簡(jiǎn)化為半雙工，峰值速率降低為1Mbit/s，終端復(fù)雜度降低為普通LTE終端的40%。這樣一來(lái)，初步達(dá)到了物聯(lián)網(wǎng)的成本要求。

但是，雖然Cat.0終端的信道帶寬降至1.4MHz，但射頻的接收帶寬仍為20MHz（太大）。

于是，3GPP在R13中又新增Cat.M1等級(jí)的終端，信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz，終端復(fù)雜度進(jìn)一步降低。

而Cat.M1，也就是我們的eMTC。

這就是eMTC的來(lái)源。

此外，3GPP在R13中同時(shí)新增了一個(gè)Cat.NB-1，它的接收帶寬僅180kHz。

這個(gè)Cat.NB-1，就是我們的NB-IoT。

說(shuō)了半天，還沒(méi)介紹eMTC的全名呢。

eMTC的全名有點(diǎn)長(zhǎng)，是enhanced Machine-Type Communication，增強(qiáng)型機(jī)器類型通信。（在之前的3GPP R12版本，叫做Low-Cost MTC）

它還有一個(gè)名字，叫做LTE-M，LTE-Machine-to-Machine，LTE-機(jī)器到機(jī)器。也就是說(shuō)，是機(jī)器之間用LTE通信，非常直白了，適用于物聯(lián)的LTE網(wǎng)絡(luò)。

搭車說(shuō)一下，Machine-to-Machine通常簡(jiǎn)寫為M2M，大家可能也聽(tīng)說(shuō)過(guò)。

eMTC和NB-IoT都是3GPP這一個(gè)媽生的，所以算是兄弟倆。這兄弟倆也確實(shí)很像，到底有多像？

可以看下面這個(gè)圖：

NB-IoT和eMTC參數(shù)對(duì)比

看得出來(lái)，大部分都是一樣的，只有若干處區(qū)別（見(jiàn)黃色部分）。

相同點(diǎn)我們就不說(shuō)了，廣覆蓋、低功耗、低成本、大連接，之前介紹NB-IoT已經(jīng)說(shuō)過(guò)很多了。

小棗君重點(diǎn)說(shuō)說(shuō)eMTC的差異化特色。

概括起來(lái)說(shuō)，eMTC相比NB-IoT，有五個(gè)優(yōu)勢(shì)：

一是速率高。

之前我們說(shuō)NB-IoT，總是會(huì)說(shuō)，為了保證低功耗，所以速率很慢。但是eMTC不一樣，它支持上下行最大1Mbps的峰值速率。請(qǐng)不要小看這個(gè)速率，在保證覆蓋和功耗的基礎(chǔ)上，能達(dá)到這個(gè)速率已經(jīng)很不錯(cuò)了。這個(gè)速率，足以支撐更豐富的物聯(lián)應(yīng)用，如低速視頻、語(yǔ)音等。

二是移動(dòng)性。

NB-IoT的移動(dòng)性差，只支持重選，不支持切換。所以，它一般都用于不怎么需要?jiǎng)拥念I(lǐng)域，例如水表電表及路燈井蓋。但eMTC不同，它支持連接態(tài)的移動(dòng)性，物聯(lián)網(wǎng)用戶可以無(wú)縫切換，保障用戶體驗(yàn)。因此，eMTC更適用于智能手表這樣的可穿戴設(shè)備。

三是可定位。

基于TDD的eMTC，利用基站側(cè)的PRS測(cè)量，在無(wú)需新增GPS芯片的情況下就可以進(jìn)行位置定位。這樣一來(lái)，更有利于eMTC在物流跟蹤、貨物跟蹤等場(chǎng)景的普及。

四是支持語(yǔ)音。

沒(méi)錯(cuò)，這貨竟然支持語(yǔ)音，而且支持VoLTE。因此，eMTC可被廣泛應(yīng)用到緊急呼救相關(guān)的物聯(lián)設(shè)備中。

基于CAT-M1（eMTC）的VoLTE

五是支持LTE網(wǎng)絡(luò)復(fù)用。

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。省錢才是硬道理。eMTC利用這個(gè)優(yōu)勢(shì)，可以實(shí)現(xiàn)低成本的快速部署，有利于運(yùn)營(yíng)商搶占市場(chǎng)先機(jī)。

當(dāng)然，eMTC也不是每個(gè)方面都強(qiáng)于NB-IoT，在覆蓋能力和模組成本方面，eMTC是不如NB-IoT的。

所以，在具體的應(yīng)用方向上，如果對(duì)語(yǔ)音、移動(dòng)性、速率等有較高要求，則選擇eMTC技術(shù)。相反，如果對(duì)這些方面要求不高，而對(duì)成本、覆蓋等有更高要求，則可選擇NB-IoT。具體來(lái)說(shuō)，像智能物流、樓宇安防、可穿戴通話等設(shè)備，就適合采用eMTC技術(shù)。

其實(shí)，在兩者誕生之初，競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系更為激烈。對(duì)于選擇哪種網(wǎng)絡(luò)制式，業(yè)內(nèi)一直爭(zhēng)執(zhí)不休。

這種爭(zhēng)論一直持續(xù)到2017年6月。在3GPP第76次全會(huì)上，業(yè)界就移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（包括NB-IoT和eMTC）Rel.15演進(jìn)方向達(dá)成了相關(guān)共識(shí)：不再新增系統(tǒng)帶寬低于1.4MHz的eMTC終端類型;不再新增系統(tǒng)帶寬高于200KHz的NB-IoT終端類型。

說(shuō)白了，就是徹底劃分開(kāi)了NB-IoT和eMTC的應(yīng)用界限，術(shù)業(yè)有專攻。在那之后，兩者才轉(zhuǎn)為了混合組網(wǎng)、差異化互補(bǔ)的合作關(guān)系。

eMTC和NB-IoT攜手走向5G

那eMTC在實(shí)際市場(chǎng)應(yīng)用中，又是怎樣的進(jìn)展呢？

在具體的商用市場(chǎng)上，相比于NB-IoT的高調(diào)而火熱的發(fā)展，eMTC是非常低調(diào)的，至少國(guó)內(nèi)市場(chǎng)如此。

國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商，電信和聯(lián)通早早地確定了在NB-IoT上的決心，并行動(dòng)迅速，取得了很大的進(jìn)展。但是在eMTC方面，兩家就比較“淡定”了。中國(guó)聯(lián)通表示會(huì)適時(shí)部署，實(shí)際上并沒(méi)有明確的發(fā)展時(shí)間點(diǎn)，有點(diǎn)打太極的味道。中國(guó)電信方面，也是觀望的態(tài)度，官方口徑是“根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)成熟情況，適時(shí)引入”。

中國(guó)移動(dòng)方面其實(shí)應(yīng)該對(duì)eMTC更為敏感，因?yàn)閑MTC支持TDD網(wǎng)絡(luò)（移動(dòng)沒(méi)有FDD牌照），但實(shí)際上，移動(dòng)也是舉棋不定。

中國(guó)移動(dòng)雖然已在多個(gè)城市進(jìn)行eMTC網(wǎng)絡(luò)的小范圍部署和驗(yàn)證，但沒(méi)有在公開(kāi)場(chǎng)合公布它的eMTC計(jì)劃，非常低調(diào)。

說(shuō)白了，還是因?yàn)榕普盏脑?，所以中?guó)移動(dòng)采取了腳踩兩只船的策略，以發(fā)展NB-IoT為主、同時(shí)順顧eMTC技術(shù)。

相比之下，以歐美日運(yùn)營(yíng)商為代表的海外市場(chǎng)，對(duì)eMTC就熱情多了。

早在2017年年初，AT&T （美國(guó)和墨西哥）、KPN （荷蘭）、 KDDI （日本）、NTT DOCOMO （日本）、Orange （歐洲、中東和非洲）、Telefonica （歐洲）、Telstra （澳大利亞）、TELUS （加拿大） 和Verizon （美國(guó)） 就聯(lián)合宣布支持eMTC的全球部署。尤其是美國(guó)的AT&T和Verizon，都在2017年宣稱部署了國(guó)家級(jí)的eMTC網(wǎng)絡(luò)。

全球運(yùn)營(yíng)商鼎力支持eMTC的部署

總而言之，雖然eMTC目前在國(guó)內(nèi)的發(fā)展并沒(méi)有像NB-IoT一樣風(fēng)風(fēng)火火，但是，作為一項(xiàng)有自己獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，我們應(yīng)該對(duì)它有更多的關(guān)注和重視。占據(jù)了標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)勢(shì)的eMTC，在未來(lái)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，肯定會(huì)有更大的作為。