物联网(IoT,Internet of Things)是未来信息技术发展的重要组成部分,其主要特点是将物品通过通信技术与网络连接,从而实现人机互连,物物互连的智能化网络。协议3GPP R13针对此类物联网业务的特点,基于LTE进行演进,设计了专门用于物联网的eMTC(Enhanced Machine Type Communication)技术。eMTC的特点是广覆盖(相对于LTE 15dB的覆盖增强)、低成本、低功耗、支持海量连接。
eMTC的基础知识
eMTC适用于穿戴市场的儿童跟踪、健康监测、行车卫士、智能物流、智能电梯、电子广告牌等业务。eMTC的优势体现在以下几点:
- 提升覆盖,相对于传统LTE的覆盖提升15dB;
- 降低终端成本,降低运营商部署成本;
- 降低终端功耗,提升终端电池寿命。
eMTC UE支持的最大带宽是1.4MHz,也就是对应最大6RB的带宽,最大上行/下行TBS都是1000,天线数为1,最大上行发射功率为20dBm(可选)。
由于eMTC UE的基带和射频带宽为1.4MHz,3GPP定义了不重叠的6个PRB为一个窄带(Narrowband,简称NB),将系统带宽划分为若干个NB,eMTC UE的调度受NB限制,不能跨NB调度。
为了兼顾eMTC UE的覆盖深度和容量性能,3GPP协议引入了覆盖增强等级(Coverage Enhancement,简称CE)。空闲态划分了4个不同的覆盖等级(CE Level0~3),空闲态eMTC UE可以根据实际测量的RSRP来选取不同的覆盖等级。对于连接态,则划分了CE Mode A和CE Mode B两个覆盖模式,空闲态的覆盖等级和连接态的覆盖模式之间有对应的映射关系,通过不同的覆盖等级的差异化管理可以大大节省开销。
CE Mode A | CE Mode B | |
---|---|---|
空闲态的覆盖等级 | CE Level0/1 | CE Level2/3 |
重复传输次数 | 不重复或少量重复(<=32) | 大量重复(<=2048) |
上行功控 | 支持 | 不支持(始终以最大功率发射) |
CSI/CQI | 支持 | 不支持 |
SRS | 支持 | 不支持 |
所谓重复传输技术,是指在连续子帧的相同资源块中调度相同的数据,在接收端可以通过HARQ合并获得合并技术,可以减少重传次数,提升边缘覆盖性能。eMTC主要就是通过重复传输来提升覆盖的。
eMTC与NB-IoT的技术对比
NB-IoT | eMTC | |
---|---|---|
CIoT典型部署场景 | Guard Band/In Band/Standalone | eMTC与LTE共部署/eMTC Standalone部署 |
CIoT典型应用 | 低速、小包业务(~100kbps) | 中速数据+基本语音(~1Mbps) |
应用举例 | 表类业务、智能路灯、物流跟踪 | 电梯卫士、行车卫士、智能物流、智能穿戴 |
广覆盖 | 功率谱密度抬升、重复 | 重复 |
成本 | ~$5 | ~$10 |
总的来说,NB-IoT对终端的基带处理做了大量简化,因此成本更低;eMTC在数据速率和移动性上与NB-IoT相比更有优势,二者适用于不同的应用场景。