与NB-IoT并驾齐驱，eMTC正在扩大低功耗蜂窝物联网场景
作者：赵小飞
物联网智库 原创
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【导读】
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产业界经历着NB-IoT带来的市场教育同时，客观上也在带动着互补性技术的成熟和商用，目前eMTC的呼声也越来越高。因为其独特的技术特点，eMTC与NB-IoT一起涵盖了低功耗蜂窝物联网主要方案，已成为业界共识。
过去一年多的时间里，NB-IoT成为物联网产业中当之无愧的热点，不论是从政府专门出台支持政策的红头文件，运营商巨资建全球规模最大的网络、大手笔补贴，还是芯片、模块厂商数量迅速增加、供货量充足，都在不断打破落地壁垒，让NB-IoT规模化商用的条件开始具备。当产业界经历着NB-IoT带来的市场教育同时，客观上也在带动着互补性技术的成熟和商用，目前eMTC的呼声也越来越高。因为其独特的技术特点，eMTC与NB-IoT一起涵盖了低功耗蜂窝物联网主要方案，已成为业界共识。
技术特征互补，eMTC与NB-IoT共同完善蜂窝物联网
物联网面对的是丰富多彩的场景和海量种类各异的终端，终端的通信绝不可能是一种技术打遍天下，根据场景和终端的要求会有多个技术指标，不少指标之间往往具有此消彼长的相关关系，因此最终形成的主要技术标准是多个指标间平衡的结果。
NB-IoT的技术特征大家已非常熟悉，更倾向于突出功耗、距离、连接规模的技术性能而抑制了其他能力，也正是因为这些指标间的妥协，才给占广域网络连接数60%左右且具有低频、小数据包、相对固定场所特点的物联网终端接入互联网的机会。
此前，GSMA就针对NB-IoT技术定义了7大类21个典型应用场景，这些场景如下表所示：
可以看出，由于NB-IoT技术设计的初衷，这些应用场景大部分是基于固定或移动性定位要求不高的领域。当应用场景需要进一步扩展时，大量设备仍除了需要具备低功耗、大连接的特征外，可能对于移动性定位、基本的语音也有要求，数据带宽也有所增加，需要技术标准的各种参数进行相应调整，而类似的场景和终端可能占据广域网络连接数20-30%。此时，传统2G或LTE技术特征与需求并不匹配，虽然NB-IoT的一些技术指标在未来演进中也会考虑部分内容，但目前eMTC的技术特点正好成为扩展性应用的最好选择。
举例来说，火灾报警设备已被认为是低功耗广域网络的最佳使用场景，这样的设备施工方便，低功耗的特征使其在长时间可以做到免维护，平时仅需定时上报数据即可，当前大量基于NB-IoT的火灾报警项目已落地实施。不过，当火灾发生的紧急时刻，除了远程被动报警外，若人们针对每个设备进行主动一键语音呼叫，可进一步提升告警和救灾的效率。NB-IoT不具备语音功能，我们也不可能在NB-IoT方案基础上再叠加一个2G语音功能。而采用eMTC方案，既保持了NB-IoT低功耗、大连接的特点，又具备语音呼叫功能，则可以提供更加完善的火灾报警方案。
从技术角度来看，NB-IoT和eMTC在传统LTE蜂窝网络基础上，对各种技术指标进行调整，更加适合低功耗、大连接的物联网场景，让LTE蜂窝网络除了覆盖人的通信需求外，也完美地覆盖物的通信需求。
面对复杂多样的应用环境，物联网通信方案商需要多种技术储备
2017年各类共享经济形态蓬勃发展，物联网在这一经济形态中发挥巨大作用。近期，不少宾馆、火车站纷纷设置了共享按摩椅，这些共享按摩椅均内置了蜂窝物联网模块，才能实现精准的计费、运行和维护，而共享按摩椅运营商会尝试NB-IoT、eMTC、2G等连接方案。不过，类似共享按摩椅这些设备所投放的位置非常广泛，各种场所因为人流量、安装位置、建筑物遮挡等因素，通信环境非常复杂，不一定有每个场所都有相应的网络服务，因此，为了保障业务连续性和用户体验，采用多模的连接方式可以应对这种复杂性，而提供多模通方案就很有必要。
众所周知，目前的智能手机都具备多模通信的功能，正是为了保证用户体验和应对复杂的通信环境。而大量物联网设备并不需要人来操作，缺乏主观能动性，其实际应用中复合场景更多，很多时候需要多场景互动，这些复杂场景用单一通信方案并不能完全解决。因此，面对用户需求，物联网供给方应该有多种通信方案的技术储备。
目前，NB-IoT和eMTC通过其技术指标覆盖不同场景，基本可涵盖低功耗、广覆盖的蜂窝物联网大部分应用场景，在少量情况下可能还需更为成熟的GPRS作为备份。随着物联网连接数的增加，物联网安全形势也日益严峻，很多产生关键数据的设备在终端侧就需要专门的安全方案，而这些安全方案往往运行在终端操作系统（OS）上，这些OS的空中升级可能需要一定数据带宽的支持，这种情况下低功耗设备的通信方案若兼容eMTC或GPRS标准，则可以及时的安全保护。
安全和操作系统只是应用场景复杂度的冰山一角。从这些角度来考虑，大量复合场景下，一种多模的通信方案更容易在保持低功耗、大连接的优势下快速和低成本覆盖所有通信需求。
全球标准化多模通信方案加速全球化物联网的实施
物联网的应用呈现多样化、碎片化，成为规模化商用的一大壁垒，而且物联网是一个全球化的市场，标准化显得非常重要，这也是3GPP组织制定NB-IoT/eMTC标准的初衷之一。目前，各类物联网厂商所面对的都是全球化的市场，终端厂商、OEM厂商所推出的产品应该是国内外各种应用场景可直接采用和快速落地，所以其背后支撑方案也需要标准化，兼容全球主要市场的网络。
根据GSA（Global mobile Suppliers Association）发布的最新数据显示，全球已有28个国家39张NB-IoT商用网络，并有52家运营商发布NB-IoT测试网络或商用计划；全球已有9张eMTC商用网络，并有25家运营商发布eMTC测试网络或商用计划。而大部分NB-IoT和eMTC商用、预商用网络并不同步，一些市场是两类标准的网络同时存在，一些市场仅有单一标准网络，但不少已有NB-IoT/eMTC同时运营的计划。
由于海外运营商网络部署的不同步和不断演进，作为面向海外市场的OEM厂商或物联网终端厂商，采用多模通信方案会让其硬件或解决方案更容易在海外市场落地，也能应对当地运营商网络部署的变化。
当然，除了通信标准采取多模之外，支持多个主流频段和开发方案也非常必要。以频谱为例，全球各国NB-IoT/eMTC网络所占用的频段并不完全一致，希望形成规模化供货的OEM厂商选择多模、多频的通信方案是加速其在海外落地的重要手段。当他们选用多模、多频通信芯片或模块后，进行终端和应用开发的难度会大大降低，更容易实现其跨境物联网业务实施。
笔者熟悉的一家名为创高安防的企业，是一家DIY安防报警、智能家居和网络监控等产品和方案的厂商，其大量客户来自于欧美。创高在其产品研发设计中，就注重采用支持全球标准化、多模多频的通信技术方案。在2018年CES展会期间，创高安防展示了其新的智能家居安防控制系统，可以与Google AI智能语音助手进行交互联动，可以及时检测门窗开关情况、水电气泄露、老人跌倒报警等。而这个安防控制系统搭载了美国高通基于MDM9206的NB-IoT/eMTC/GPRS多模调制解调器，让其产品能够与欧美各个运营商的网络实现兼容，快速走入欧美市场。
经过一年多的酝酿，全球主要地区低功耗广域网络规模化商用已启动，eMTC是时候也开始走向前台，和NB-IoT一起补齐并完善低功耗蜂窝物联网的通信方案，为未来5G低功耗大连接的场景打下基础。
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