我們正身處5G（一個(gè)可以連接周圍幾乎一切的網(wǎng)絡(luò)）的開端。為了更快實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我們正努力推動(dòng)5G NR（新空口），即全球5G標(biāo)準(zhǔn)，旨在2019年為智能手機(jī)帶來下一代移動(dòng)寬帶體驗(yàn)。

5G NR規(guī)范首個(gè)版本帶來了eMBB (增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶)和URLLC(超可靠、低延遲通信)，可以應(yīng)用于高性能物聯(lián)網(wǎng)用例，但其并不以解決低復(fù)雜度的物聯(lián)網(wǎng)(也被視為海量物聯(lián)網(wǎng)或mMTC)問題為目標(biāo)。

那么如何實(shí)現(xiàn)連接海量物聯(lián)網(wǎng)的5G愿景呢? 需要明確的是，“海量物聯(lián)網(wǎng)”這個(gè)概念指的是數(shù)十億的終端、物體和機(jī)器需要無處不在的連接，即便在最遙遠(yuǎn)的地方也不例外，比如深埋在地下的傳感器。要達(dá)到這種規(guī)模(按照3GPP的定義，每平方公里至少有100萬個(gè)終端)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)必須更高效地支持那些低頻通訊的簡(jiǎn)易終端，同時(shí)要高效利用能效，以帶來超過十年的電池壽命。聽起來很有挑戰(zhàn)性是嗎？是的！但我們并不需要等到5G來臨才開始連接海量物聯(lián)網(wǎng)。為什么這樣說呢？

3GPP已經(jīng)推出了一套互為補(bǔ)充的窄帶LTE IoT技術(shù): eMTC(增強(qiáng)型機(jī)器對(duì)機(jī)器通信)和NB-loT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))。兩者都為低復(fù)雜度/低功耗、更深更廣的覆蓋和更高終端密度而設(shè)計(jì)，同時(shí)能和諧的與其他LTE服務(wù)共存，如普通的移動(dòng)寬帶。

兩者共同擴(kuò)展了LTE技術(shù)組合，從而支持更廣泛的低功耗物聯(lián)網(wǎng)用例。

?圖1:互補(bǔ)的eMTC和NB-loT提供了廣泛的物聯(lián)網(wǎng)用例

我們真的同時(shí)需要eMTC和NB-loT連接海量物聯(lián)網(wǎng)嗎?答案是肯定的， 因?yàn)閑MTC和NB-loT互為補(bǔ)充，針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景而設(shè)計(jì)。

eMTC僅使用1.4MHz帶寬就能夠提供高達(dá)1Mbps的吞吐量，還支持包括VoLTE在內(nèi)的基礎(chǔ)功能。此外，其支持的移動(dòng)性還適用于包括物流追蹤和可穿戴設(shè)備在內(nèi)的廣泛物聯(lián)網(wǎng)用例。NB-loT則可延伸到低吞吐量、耐延遲的應(yīng)用領(lǐng)域，比如儀表和傳感器。它可以使用200kHz的帶寬傳輸數(shù)萬比特每秒的數(shù)據(jù)速率，并且可以提供更深更廣的覆蓋。此外，NB-loT可以部署在現(xiàn)有的LTE頻段內(nèi)，或部署在LTE運(yùn)營(yíng)商的保護(hù)頻段（guard-band）內(nèi)，或者獨(dú)立部署，為重耕GSM(2G/GPRS)頻譜提供便捷的遷移路徑。

在3GPP Release13之后，將會(huì)有一系列LTE IoT技術(shù)創(chuàng)新，帶來許多進(jìn)一步的技術(shù)增強(qiáng)以滿足未來海量物聯(lián)網(wǎng)的需求。例如，Release 14將為eMTC和NB-loT帶來新功能，比如單小區(qū)多播，實(shí)現(xiàn)空口軟件升級(jí)，以及為物流追蹤功能帶來增強(qiáng)的終端定位。此外，兩個(gè)正在進(jìn)行的Release15工作項(xiàng)目將進(jìn)一步加強(qiáng)eMTC和NB-IoT的功能，新增特性包括：?jiǎn)拘研盘?hào)和在TDD上支持NB-IoT。

?圖2: 3GPP Release13及以上版本的LTE物聯(lián)網(wǎng)演進(jìn)

顯然，LTE IoT技術(shù)已經(jīng)開始連接海量物聯(lián)網(wǎng)，而eMTC和NB-IoT也將在未來數(shù)年里繼續(xù)演進(jìn)——通過利用已經(jīng)覆蓋全球的LTE網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模和長(zhǎng)期性(也可以無縫地從2G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遷移)。最終，將會(huì)有一個(gè)基于5G NR的海量物聯(lián)網(wǎng)解決方案。一些未來的先進(jìn)設(shè)計(jì)元素將包括：NOMA(非正交多址接入)，可以利用RSMA(資源擴(kuò)展型多址接入)進(jìn)行無調(diào)度信號(hào)傳輸，即終端可隨時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)而無需請(qǐng)求許可；以及通過LTE終端對(duì)終端功能而擴(kuò)展的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)功能。

另一個(gè)令人振奮的維度是向非授權(quán)頻譜的擴(kuò)張。MulteFire聯(lián)盟正在調(diào)整LTE IoT，使其能在非授權(quán)頻段運(yùn)行，從而超越移動(dòng)寬帶和由MulteFire 1.0支持的高性能物聯(lián)網(wǎng)。通過利用窄帶LTE IoT技術(shù)，這將為私有LTE網(wǎng)絡(luò)帶來新的機(jī)遇，并為L(zhǎng)PWA帶來全新用例。

目前我們已經(jīng)可以提供商用多模解決方案，支持eMTC（Cat-M1）、NB-loT（Cat-NB1）和E-GPRS。Qualcomm MDM9206是一款靈活的、單SKU解決方案，僅通過單一的硬件、軟件和RF設(shè)計(jì)，便可以實(shí)現(xiàn)全球部署。就在幾周前，我們宣布了一個(gè)令人興奮的消息——利用我們的LTE IoT多模解決方案，與摩拜單車和中國(guó)移動(dòng)開展外場(chǎng)測(cè)試。另外，全球的移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商也開始推出商用的LTE IoT網(wǎng)絡(luò)，支持Cat-M1和Cat-NB1終端。在寫這篇博文時(shí)，已經(jīng)有超過20家移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商公開宣布他們將部署LTE IoT，還有更多運(yùn)營(yíng)商在試驗(yàn)eMTC和/或NB-IoT技術(shù)，以為商業(yè)化做準(zhǔn)備。總之，我們對(duì)LTE IoT的未來充滿期待，也很高興能繼續(xù)引領(lǐng)LTE IoT向5G演進(jìn)。

圖3:在2017年6月，LTE IoT在全球勢(shì)頭強(qiáng)勁

作者：徐晧 博士，Qualcomm Technologies工程技術(shù)總監(jiān)兼中國(guó)區(qū)研發(fā)負(fù)責(zé)人