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通信大PK NB-IoT与eMTC的十轮对战

时间：2020-05-29

  NB-IoT 与eMTC 的都有各自的优点，本文从十个方面进行了系统地梳理及详细地分析，在十轮论战过后，我们会重新审视在二者之间如何做出选择。


  1、覆盖

  NB-IOT ：设计目标是在GSM 基础上覆盖增强20dB。以144 dB 作为GSM 的最大耦合路损，则NB-IoT 设计的最大耦合路损为164 dB。其中，其下行主要依靠增大各信道的最大重传次数以获得覆盖上的增加。而在其通过上行覆盖增强技术，尽管NB-IoT 终端上行发射功率(23 dBm)较GSM(33 dBm)低10 dB，其传输带宽的变窄及最大重复次数的增加使其上行可工作在164 dB 的最大路损下。

  eMTC：其设计目标是在LTE 最大路损(140 dB)基础上增强15 dB 左右，最大耦合路损可达155 dB。该技术覆盖增强主要依靠信道的重复，其覆盖较NB-IoT 差9dB 左右。

  总结来看，NB-IoT 覆盖半径约是GSM/LTE 的4 倍，eMTC覆盖半径约是GSM/LTE 的3 倍，NB-IoT 覆盖半径比eMTC 大30%。NB-IoT 及eMTC 覆盖增强可用于提高物联网终端的深度覆盖能力，也可用于提高网络的覆盖率，或者减少站址密度以降低网络成本等。

  2、功耗

  由于多数物联网应用都由于地理位置或成本原因，存在终端不易更新的问题，因此功耗，就对物联网终端在特殊场景中能否商用，起到非常重要的作用了。

  NB-IoT ：在3GPP 标准中的终端电池寿命设计目标为10 年。在实际设计中，NB-IoT 引入eDRX 与PSM 等节电模式以降低功耗，该技术采用了降低峰均比以提升功率放大器(PA)效率、减少周期性测量及仅支持单进程等多种方案提升电池效率，以达到10 年寿命的设计预期。但在实际应用中，NB-IoT 的电池寿命与具体的业务模型及终端所处覆盖范围密切相关。

  eMTC ：在较理想的场景下，电池寿命预期也可达10 年水平，其终端也引入了PSM 与eDRX 两种节电模式，但是实际性能，还需后在不同场景中做进一步评估、验证。

  3、模组成本

  NB-IoT ：其采用更简单的调制解调编码方式，以降低存储器及处理器的要求;采用半双工的方式，无需双工器、降低带外及阻塞指标等等一系列方法。在目前市场规模下，其模组成本可达5 美金以下，在今后市场规模扩大的情况下，规模效应有可能使其模组成本进一步下降。具体金额及时间进度，依赖产业发展的速度而定。

  eMTC ：其也在LTE 的基础上，针对物联网应用需求对成本进行了一定程度的优化。在市场初期的规模下，其模组成本可低于10 美金。


  4、连接数

  连接数是物联网能够进行大规模应用的关键因素。

  NB-IoT ：其在设计之初所定目标为5 万连接数/ 小区，根据初期计算评估，目前版本可基本达到要求。但是否可达到该设计目标取决于小区内各NB-IoT 终端业务模型等因素，需后续进一步测试评估。

  eMTC：其连接数并未针对物联网应用做专门优化，目前预期其连接数将小于NB-IoT技术，具体性能需后续进一步测试评估。

  5、后续需增强功能

  定位功能：在NB-IoT技术的R13 版本中，为降低终端的功耗，在系统设计时，并未设计PRS 及SRS。因此，目前NB-IoT 仅能通过基站侧E-CID 方式定位，精度较粗。当然，未来的升级中将进一步考虑增强定位精度的特性与设计。

  多播(multi-cast)功能 ：在物联网业务中，基站有可能需要对大量终端同时发出同样的数据包。在NB-IoT 的R13 版本中，无相应多播业务，在进行该类业务时需逐个向每个终端下发相应数据，浪费大量系统资源，延长整体信息传送时间。在R14 版本中，有可能对多播特性进行考虑，以改善相关性能。

  移动性/ 业务连续性增强功能：R13 中NB-IoT 主要针对静止/ 低速用户设计、优化，不支持邻区测量上报，因此无法进行连接态小区切换，仅支持空闲态小区重选。R14 阶段会增强UE 测量上报功能，支持连接态小区切换。

  6、对语音支持能力

  对于标清与高清的VoIP 语音, 其语音速率分别为12.2kbps 与23.85 kbps。即全网至少需提供10.6 kbps 与17.7 kbps 的应用层速率，方可支持标清与高清的VoIP语音。

  NB-IoT ：其峰值上下行吞吐率仅为67 kbps 与30 kbps，因此，在组网环境下，无法对语音功能进行支持。

  eMTC：其 FDD 模式上下行速率基本可满足语音的需求，但从产业角度来看，目前支持情况有限，对于eMTC TDD 模式，由于上行资源数受到限制，其语音支持能力较eMTC FDD 模式弱。

  7、移动性管理

  NB-IoT ：在R13 版本下，其连接态下无法进行小区切换或重定向，仅能在空闲态下进行小区重选。在后续版本中，产业界有可能针对某些垂直行业需求，提出连接态移动性管理的需求。

  eMTC：由于该技术是在LTE 基础上进行优化设计，可支持连接态小区切换。

  8、网络部署对现网影响

  网络部署的难易程度，网络组建成本恐怕是运营商在决策过程中，最重要考虑的问题。

  NB-IOT：对于未部署LTE FDD的运营商，NB-IOT 的部署更接近于全新网络的部署，将涉及到无线网及核心网的新建或改造及传输结构的调整，同时，若无现成空闲频谱，则需对现网频谱(通常为GSM)进行调整(Standalone 模式)。因此，实施代价相对较高。

  而对于已部署LTE FDD 的运营商，NB-IoT 的部署可很大程度上利用现有设备与频谱，其部署相对简单。但无论是依托那种制式进行建设，都需要独立部署核心网或升级现网设备。

  eMTC：若在现网已部署4G 网络，在该基础上再部署eMTC 网络，在无线网方面，可基于现有4G网络进行软件升级，在核心网方面，同样可通过软件升级实现。

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  9、业务模式

  NB-IoT ：其在覆盖、功耗、成本、连接数等方面性能占优，但无法满足移动性及中等速率要求、语音等业务需求，比较适合低速率、移动性要求相对较低的LPWA 应用;

  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，适合于中等吞吐率、移动性或语音能力要求较高的物联网应用场景。运营商可根据现网中实际应用选择相关物联网技术进行部署。

  因此，一直有专家秉持eMTC网络下，应用场景更加丰富，应用与人的关系更加直接，相对来说，其ARPU值也就更高的观点。

  10、NB-IoT 与eMTC性能小结


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