2016年6月,3GPP标准第13版引入一套面向物联网优化的全新窄带技术,统称为LTE物联网,它更高效地支持更低数据速率应用的两个全新用户设备(UE)类别。LTE Cat-M1(eMTC)可以提供广泛的物联网应用覆盖,LTE Cat-NB1(NB-IoT)针对低成本物联网使用场景进一步缩减成本和功率。两个设备类别都是单一可扩展LTE路线图的一部分,设计为与现有LTE基础设施、频谱和设备共存。

LTE物联网带来了诸多改进,包括降低复杂性支持更低成本设备、更节能的低功率模式实现多年电池续航和全新先进传输技术深化覆盖面。除空口改进之外,LTE物联网还增强核心网络,更高效地处理以物联网为中心的流量并支持大量设备。

高通(Qualcomm)高级资深工程师/经理魏超表示,高通的5G愿景是将其视作具有统一连接架构和统一设计的平台,体现在跨频段和跨频谱类型的统一性;以宏基站、小基站、终端和终端之间的直连、多波和广播等多种模式为代表的多元化的服务和部署;以及多样化的服务,例如增强型移动宽带、关键业务型服务和海量物联网。

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拓展LTE满足当前物联网需求

蜂窝网络已在全世界服务超过70亿个连接,在所有地理区域的大多数都市、郊区和农村都有覆盖。基于蜂窝的解决方案不仅提供户外和室内位置,而且还具有许多其他优势,例如,高可用网络设计支持物联网设备全天候可靠地访问应用服务,可以为最严苛用户(例如政府和金融机构)提供所需的端到端安全性。然而最重要的,是成熟的生态系统,并有全球标准支持,确保跨区域和设备无缝地互联互通。预计到2025年,物联网/机器对机器(IoT/M2M)蜂窝连接总数预计超过50亿。

“资源扩展多址接入(RSMA)”技术是魏超提及的一种全新的上行链路多址接入设计,将极大改进LTE物联网支持更高节点密度的能力。具体而言,资源扩展多址接入是异步、非正交和竞争式接入,将进一步降低设备复杂性和减少信令开销,因为它支持“物体”无需事先网络调度即可传输。为了面向物联网设备将网络覆盖面扩大到最极端的位置(例如超远距离、地下深处),5G将支持多跳网状网,让覆盖范围之外的设备直接连接可向接入网回传数据的设备。这从根本上创建无边缘网络,在典型蜂窝接入(例如普通基站和小型基站)之外扩大覆盖面。更重要的是,5G核心网还将对接入覆盖范围内的设备和那些对等连接网状网网络支持的设备进行广域网(WAN)管理。

为什么双模更好?

目前Cat-M1和Cat-NB1都有很多部署,后者进度更快一些。主要原因在于Cat-NB1标准相对更为简单,能做Cat-NB1的芯片厂商比较多,而且首批探索物联网部署的运营商也看到Cat-NB1的部署密度可以更高,续航时间可以更长,对于表计、路灯等应用情景来说,Cat-NB1似乎天生就是比较好的技术。但事实上,到了真正开始部署,需要和上层应用服务对接的时候,运营商就会发现Cat-NB1其实只能覆盖一部分使用情景,很多商业模式,比如移动性、语音、数据率、远程更新软件的能力,Cat-NB1是没有的,所以他们开始逐渐倾向于接受物联网双模的概念。

从特性上来看,Cat-M1技术强调的是移动性和较高的数据速率,但其在网络覆盖和功耗上逊于Cat-NB1;而Cat-NB1技术则在网络覆盖、功耗、部署灵活性,以及成本优化方面相较Cat-M1表现更好。这两种技术优势有所不同,因此客户在选择应用服务或者网络部署时,只能根据相关技术优势进行选择,要想精准预测未来3年、5年或15年之后所部署的服务和采用的技术,对于客户来说是很难做到的。

但是,试想一下,无论将来运营商是否会对相关网络、频段和模式在部署3-5年后进行调整,如果已被部署好的模块能够随时通过升级软件实现自适应调整,这对于用户而言将是极大的便利。另一方面,这两个模式也能够部署在4G LTE频段上。目前世界各国在规划部署15-16个Cat-M1和Cat-NB1的频段,绝大部分是中频和低频。如果有一个模块同时拥有这两种技术并支持所有频段,那么该模块可以在全球任何应用场景部署。无论未来的网络制式或频段如何调整,该模块仍然可以工作。通过安装一次可以获得十年的工作生命周期,并帮助客户抵消任何不确定性和相关网络调整的可能性,这笔买卖还是划算的。

更具成本效益的全球双模

鉴于Cat-M1和Cat-NB1优势互补的融合,高通推出了为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频芯片—MDM9206。除支持Cat-M1、Cat-NB1的全球所有频段外,MDM9206还集成了Cortex A7处理器、大量传感器接口、GPS/格纳洛斯/北斗以及伽利略全球卫星定位系统、语音/VoLTE功能,并支持Linux/Thread操作系统。

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在 2017 年世界移动大会·上海展期间,中国联通与爱立信、Qualcomm联合宣布在全球范围首次成功实现基于eMTC(Cat-M1) VoLTE功能的应用演示。中国联通基于爱立信支持大规模物联网网络设备以及集成了MDM9206的物联网终端设备,共同验证和展示了Cat-M1 VoLTE 两个应用场景—火警报警触发面板以及 GPS 急救追踪装置。

稍早之前,高通还与中国移动研究院、摩拜单车展开合作,启动中国首个eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外场测试。此次外场测试计划利用中国移动的2G/4G多模网络,将MDM9206应用在摩拜单车的智能车锁上。通过MDM9206 LTE IoT调制解调器带来的LTE连接及集成的全球导航卫星系统定位功能,摩拜单车用户能够更加精准地识别可用单车、加快智能锁开锁速度,并对单车状态持续监测、实时管理。

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http://site.eet-china.com/RC/Qualcomm/Qualcomm_minisite.html
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