2021年1月蜂窝物联网技术与的关键技术及应用探讨电梯门机控制器
陈稀瑶，王晨
（辽宁邮电规划设计院有限公司，辽宁沈阳110179）
【摘要】本文通过分析蜂窝物联网技术，以及eMTC与NB-IoT技术的比较，了解并掌握各自技术的优缺点。根据这两种技术的特点探讨其在实际场景中的实践效果，以期为蜂窝物联网技术的应用和发展提供可靠的保障，创造出最大化的社会效益与经济效益。
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【关键词】蜂窝物联网技术;NB-IoT;eMTC；对比；应用
【中图分类号】TN929【文献标识码】A【文章编号】1006-4222（2021）01-0090-02
物联网根据组网工具不同可分为蜂窝物联网和非蜂窝物联网。其中非蜂窝物联网以传感器作为主要组网工具，具有较短距离通信能力。非蜂窝物联网通信过程中的信号传输安全性较低、传输可靠性较低，在现时代的物联网发展中，无法形成规模化市场，产业规模较小。LoRa、Sigfox等是非蜂窝物联网的短距离通信技术主要代表。
蜂窝物联网具备覆盖成本较低，能力突出，支持超大连接的特点。了解蜂窝物联网首先需要了解其基础——
—蜂窝网络。蜂窝网络也称作移动网络，比较典型的蜂窝网络有：2G、3G、FDMA、TDMA、4G、TAC、PDC、AMPS以及5G等，它是通信系统中的主杆。而蜂窝物联网就是在蜂窝网络基础上提出的物理网发展概念，基于现有蜂窝网络的物联网系统已经成为新时期社会产业发展中人与物、物与物互联的重要基础与分支。蜂窝物联网在使用方式上适用于运营商的全网布设，总体使用范围比较广泛。根据使用的技术不同，蜂窝物联网可分为使用机器增强类通信（Enhance Machine Type Communication，eMTC）与基于蜂窝的窄带宽物联网（Narrow Band Internet of Things，NB-IoT）。
1NB-IoT和eMTC的技术竟合机械化战争
增强机器类通信eMTC同基于蜂窝的窄带物联网NB-IoT 都具备蜂窝物联网的3个C特点：Coverage覆盖增强、Con原sumption低功耗、Cost低成本。为了满足“3C”目标，NB-IoT和eMTC的实现方式也有不同之处，具体如下：
1.1覆盖增强
eMTC技术通过重复发送和跳频的方式达到覆盖增强的效果，它的上下行功率谱密度与LTE相同，覆盖目标是MCL 155.7dB。NB-IoT覆盖增强主要通过如下两种方式实现：提高上下行功率、重复发送，其覆盖目标是MCL163dB。其中从终端天线端口到天线端口的路径损耗被称为MCL最大耦合损耗。
从覆盖目标看，eMTC与NB-IoT相差8dB左右。
重复发送就是在多个子帧传送一个传输块。每重传2次，就可以提升3dB。NB-IoT最大可支持上行重传为128次，下行重传为2048次。NB-IoT和eMTC技术通过采用重复发送的方式覆盖，可以共享网络系统带宽和天线发射功率，有效扩大信号的覆盖面积。
NB-loT和eMTC覆盖增强在物联网的应用上，增强了覆盖效果，大大提高了覆盖率，加强了物联网的覆盖能力，从覆盖的深度和广度上都起到了很大的影响作用，同时在规划中可减少的建设密集度，为运营商降低成本。
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1.2低功耗
NB-IoT和eMTC采用同样的技术在低功耗上，主要包括：PSM、eDRX和延长周期定时器。
PSM省电模式：手机终端需要时刻待命，以保证能接收到所有信息，但这意味着手机需不时监听网络，这是要耗电的。但物联网终端则不同，绝大部分时间处于深度睡眠状态，甚至每周就上报一两条消息，在空闲的状态稍作停留后便转入深度睡眠中，除了在需要发送数据和周期性跟踪更新时才退出睡眠状态，并不需要时时监听消息。
如同手机可以不连续接收信号，eDRX为扩展的不连续接收，在每个接收信号周期内监听PDCCH，其
他时间处于深度睡眠状态，这样就会起到省电的作用。NB-IoT与eMTC通过扩展了这个断续间隔，从而变得更加省电。
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2021年1月
延长周期定时器：通过灵活配置长周期位置，实时更新定时器RAU/TAU，从而降低唤醒次数。
1.3低成本
势力范围
为了满足低成本，NB-IoT与eMTC主要使用了降低终端复杂度与降低某些性能要求的方式。具体实现方式包括：协议栈处理开销的减少；使用半双工模式并采用单天线；使用更低带宽、更低速率的网络；简化终端复杂度。其中终端复杂度对比LTE终端减轻50%，甚至能小于15%。降低终端复杂度、降低芯片的处理能力在节约成本上的影响十分明显。1.4技术比较
NB-IoT为了获取更低的成本、更长的续航时间，而牺牲了移动性，并且数据传输速率很低。其从Re-14版本开始做了一系列增强改善，包括提供更高的数据速率，加入多播与定位功能，在非锚点载波上进行寻呼和随机接入，增强连接态的移动性，支持更低UE功率等级等。eMTC支持语音，支持移动性，支持LTE网络复用，传输速率较快，可定位，但模块成本相对较高。
所以，在具体的应用方向上，如果对性能有一定要求，比如语音、移动性、速率等，则推荐使用eMTC技术。如果对上述性能要求不高，则推荐使用成本更低、覆盖更强的NB-IoT技术。具体来说，像智能物流、楼宇安防、可穿戴通话等设备，就适合采用eMTC技术。
2NB-IoT和eMTC的部署方式分析与对比2.1NB-IoT部署方式浅析 NB-IoT部署方式主要分为如下三种：保护带部署：该方法利用LTE频谱边缘的保护带中未使用的保护频段；带内部署：该方法主要利用LTE低频段上的意资源块，其中有些高频段的PRB不可以被占用；独立部署：该方法适用于很多频率，例如GSM信道带宽为200kHz，独立部署时重耕GSM频段，NB-IoT180kHz的带宽占据GSM中间频段，两边各有10kHz 的保护频段。
考虑现有通信技术基础与物联网需求，可与现有网络并存可在GSM900M系统上部署，使其具有覆盖大、功耗低、成本小的特点。
2.2eMTC部署方式分析
eMTC支持独立部署和与LTE共同部署的部署方式。当其与LTE共享小区系统带宽时，支持FDD-LTE与TDD-LTE 两种模式。资源由统一进行分配，两者共用部分控制信道。而独立部署时，LTE不能与eMTC共用信道，其相互独立。
2.3NB-IoT和eMTC的实际商用进展
在具体的商用市场上，相比NB-IoT高调而火热的发展，eMTC是非常低调的，至少国内市场如此。
国内三大运营商，电信和联通早早确定了在NB-IoT上的决心，并行动迅速，取得了很大的进展。但是在eMTC方面，两家并未开展积极行动。中国移动方面其实应该对eMTC更为敏感，因为eMTC支持TDD网络（移动没有FDD牌照），但实际上，移动也是举棋不定。关于eMTC网络的部署，中国移动实验性地在部分城市进行了覆盖应用，但没有在公开场合公布它的eMTC计划，非常低调。中国移动以发展NB-IoT为主、以发展eMTC为辅。
相比之下，以欧美日运营商为代表的海外市场，对eMTC 就热情多了。早在2017年年初，他们就联合颁布发表支持eMTC的全球部署，尤其是美国的AT&T和Verizon在2017年宣称部署了国家级的eMTC网络。
虽然eMTC目前在国内的发展并没有像NB-IoT一样风风火火，但是，作为一项有自己独特优点的物联网技术，我们应该对它有更多的关注和重视。占据了标准优势的eMTC，在未来的市场竞争中，肯定会有更大的作为。
3结论
蜂窝物联网是系统而复杂的工程，其中涉及不同领域学科的技术融合，需要相关从业人员不断拓展自己的知识领域，从而更好地搭建物联网络，拓展丰富的业务类型。NB-IoT与eMTC技术对蜂窝物联网起到了推波助澜的作用，二者的出现使得物联网商用从操作到落地有了坚实的理论基础。NB-IoT 与eMTC在技术上存在一定差异，也使二者有其各自的优势与不同的使用场景。二者可以互相弥补彼此的不足，使物联网终端和传感器数据可以为用户所使用，催化了用户的生产经营活动。随着物联网技术的不断进步、行业的不断融合、用户需求的不断变化，也为物联网行业的发展带来了成长成熟的空间。为了更好地迎合市场需求满足用户需要，需要不断优化更新NB-IoT与eMTC技术，取其精华去其糟粕，推动移动物联网行业快速发展。
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收稿日期:2020-11-14
作者简介：陈稀瑶（1989—），女，汉族，辽宁丹东人，工程师，硕士研究生，研究方向为通信工程。
王晨（1988—），男，汉族，辽宁沈阳人，工程师，本科，研究方向为通信工程。
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