劉冰婷 王浩年 武文學(xué)

【摘要】? ? 根據(jù)黨中央、國(guó)務(wù)院以及工業(yè)信息化產(chǎn)業(yè)部的重要指示，移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)作為新基建的重要組成部分，將進(jìn)一步加大建設(shè)及推廣力度?；诜涓C建設(shè)的物聯(lián)網(wǎng)需要緊跟技術(shù)發(fā)展，了解物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)趨勢(shì)以及終端技術(shù)發(fā)展方向，及時(shí)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)部署策略，不僅為物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)的支撐，同時(shí)通過(guò)明確的建設(shè)思路引導(dǎo)行業(yè)更好的發(fā)展，構(gòu)建高質(zhì)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展體系。

【關(guān)鍵詞】? ? 物聯(lián)網(wǎng)? ? NB-IoT? ? eMTC? ? LTE-Cat 1

一、移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的重要意義

2020年經(jīng)過(guò)全球經(jīng)濟(jì)格局動(dòng)蕩以及席卷全球的新冠肺炎病毒影響，我國(guó)對(duì)于傳統(tǒng)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型需求愈加迫切，對(duì)核心科技的創(chuàng)新發(fā)展愈加重視。同時(shí)，隨著人口紅利的消失，在傳統(tǒng)制造業(yè)消退的基礎(chǔ)上，需要新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)驅(qū)動(dòng)GDP增長(zhǎng)。在“十四五”規(guī)劃目標(biāo)中也提出“堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展，全面塑造發(fā)展新優(yōu)勢(shì)” [1]，并在十五年遠(yuǎn)景規(guī)劃中提出“關(guān)鍵核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破，進(jìn)入創(chuàng)新型國(guó)家前列;基本實(shí)現(xiàn)新型工業(yè)化、信息化、城鎮(zhèn)化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，建成現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)體系” [1]。

2020年4月《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》（以下簡(jiǎn)稱《通知》）的發(fā)布再次強(qiáng)調(diào)了移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)在我國(guó)通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中的重要地位。并在通知中明確了提出了5G、LTE-Cat 1 、NB-IoT協(xié)同發(fā)展的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)綜合生態(tài)體系，以及各個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式下的建設(shè)目標(biāo)、任務(wù)等要求。

同時(shí)根據(jù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)，未來(lái)5年也是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的快速增長(zhǎng)時(shí)期，市場(chǎng)規(guī)模將增長(zhǎng)為2020年的3.5倍，到達(dá)2030年，我國(guó)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備連接數(shù)預(yù)測(cè)將達(dá)到200億。成熟、全面的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)部署刻不容緩。

二、目前移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)部署情況

2.1 NB-IoT

2.1.1 NB-IoT技術(shù)特點(diǎn)

NB-IoT是我國(guó)最早開始部署的移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，最早是由3GPP在R13中提出，目前主要應(yīng)用的國(guó)家有西班牙、德國(guó)、荷蘭以及中國(guó)。NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)立時(shí)參考的應(yīng)用場(chǎng)景主要為低時(shí)延需求、低速率需求、低移動(dòng)性需求、低功耗需求的大連接場(chǎng)景。其子載波間隔為15kHz ，有效帶寬為180kHz?？稍?G頻段中單獨(dú)部署，也可在LTE帶寬中通過(guò)保護(hù)帶寬進(jìn)行帶外部署或直接進(jìn)行帶內(nèi)部署。NB-IoT的上下行子載波帶寬示意如圖1。

2.1.2 NB-IoT部署現(xiàn)狀

目前NB-IoT主要的業(yè)務(wù)還集中在智能抄表、環(huán)境監(jiān)控等比較有限的應(yīng)用范圍，考慮到前期移動(dòng)物聯(lián)著重市場(chǎng)推廣，其應(yīng)收能力非常低。為了有效使用建設(shè)投資，運(yùn)營(yíng)商在部署NB-IoT時(shí)首選通過(guò)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備改造方式進(jìn)行建設(shè)，基本沒(méi)有NB-IoT獨(dú)立組網(wǎng)的情況。尤其是通過(guò)2G頻段重耕，為物聯(lián)網(wǎng)提供固定的200kHz帶寬，已滿足現(xiàn)有的業(yè)務(wù)需求。但是隨著4G甚至5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，2G頻段逐漸退還給4G網(wǎng)絡(luò)，原有的2G頻段物聯(lián)網(wǎng)用戶將被遷移至4G或5G網(wǎng)絡(luò)上。這也是《通知》中明確提出的建設(shè)目標(biāo)。

2.2 eMTC

2.2.1 eMTC技術(shù)特點(diǎn)

如果說(shuō)NB-IoT的技術(shù)參數(shù)更貼近2G網(wǎng)絡(luò)，那么eMTC的技術(shù)參數(shù)則更貼近4G網(wǎng)絡(luò)。首先其空口就是基于LTE的OFDM技術(shù)，每12個(gè)15kHz帶寬的子載波占用1個(gè)RB，每6個(gè)RB作為1個(gè)調(diào)度單元。在對(duì)LTE技術(shù)進(jìn)行了一系列的簡(jiǎn)化和優(yōu)化后，保持了基本的LTE移動(dòng)及定位性能。同時(shí)eMTC還具有NB-IoT不具備的通話功能。

NB-IoT、eMTC對(duì)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)要求對(duì)比見圖2。由于NB-IoT和eMTC均采取了覆蓋增強(qiáng)功能，其覆蓋范圍較LTE均有很大提升。

2.2.2 eMTC部署現(xiàn)狀

原本對(duì)eMTC的應(yīng)用場(chǎng)景定位為中低速的機(jī)器間交互LTE網(wǎng)絡(luò)，故也被叫做LTE-Machine-to-Machine（M2M）。但由于中低速的市場(chǎng)業(yè)務(wù)尚在開發(fā)中，設(shè)備廠商開發(fā)及運(yùn)營(yíng)商推廣的進(jìn)展均比較緩慢。

三、物聯(lián)網(wǎng)終端類型及對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)場(chǎng)景

在《通知》中提到的LTE Cat 1，實(shí)際就是指3GPP在R8版本時(shí)提出的LTE終端類型中的LTE UE-Category 1。當(dāng)時(shí)提出的終端類型有Category 0到Category 15共16種，分別對(duì)應(yīng)不同應(yīng)用場(chǎng)景下的終端業(yè)務(wù)需求。而NB-IoT和eMTC則是在R13版中新增的Cat NB-1和Cat M1這兩種終端類型對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。同時(shí)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景的終端類型還有Category 4。這四種物聯(lián)網(wǎng)終端類型對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)如表1。

根據(jù)各種終端類別對(duì)應(yīng)的帶寬、時(shí)延、移動(dòng)性、速率以及語(yǔ)音業(yè)務(wù)的支持情況，將業(yè)務(wù)場(chǎng)景分為低、中、高速業(yè)務(wù)。各種場(chǎng)景及其對(duì)應(yīng)的終端類型如圖3。

四、網(wǎng)絡(luò)部署策略建議

低速場(chǎng)景：采用NB-IoT技術(shù)，重點(diǎn)關(guān)注縣級(jí)以上城市主城區(qū)的覆蓋需求，盡量采用較低頻段如900MHz、1800MHz，提高覆蓋范圍，降低單點(diǎn)投資。

中速場(chǎng)景：采用LTE Cat 1技術(shù)，重點(diǎn)關(guān)注業(yè)務(wù)發(fā)展方式，可通過(guò)試點(diǎn)、標(biāo)桿或試驗(yàn)區(qū)域等方式推進(jìn)技術(shù)及行業(yè)發(fā)展，刺激市場(chǎng)需求。

高速場(chǎng)景：高速場(chǎng)景業(yè)務(wù)的技術(shù)發(fā)展成熟尚需時(shí)間，通過(guò)已經(jīng)正在進(jìn)行的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供基本的業(yè)務(wù)環(huán)境，同時(shí)構(gòu)建多樣化的業(yè)務(wù)平臺(tái)，注重邊緣計(jì)算能力以及安全保障等能力，為未來(lái)的高需求業(yè)務(wù)做好準(zhǔn)備。

參? 考? 文? 獻(xiàn)

[1] 《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》

[2] 《工業(yè)和信息化部辦公廳關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》工信廳通信〔2020〕25號(hào)

[3]? 《移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（NB-IoT/eMTC）應(yīng)用發(fā)展白皮書》