NB-IoT与LoRa技术详解及竞争态势分析VIP专享VIP免费

NB-IoT与LoRa技术详解及竞争态势分析“物联网”概念在1999年美国麻省理工学院首次被提出，狭义的物联网指的是“物—物相连的互联网”，这里相连的主体既包括物品到物品，也包括物品到识别管理设备。物联网是继互联网后对人类发展起到促进作用的重大技术创新。中国政府为此提出《物联网2020行动计划》。物联网技术主要体现在通讯和传感器两个方面。物联网通信技术物联网的无线通信技术很多，主要分为两类：一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术；另一类是LPWAN（low-powerWide-AreaNetwork，低功耗广域网），即广域网通信技术。LPWA又可分为两类：一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术；另一类是工作于授权频谱下，3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术，比如EC-GSM、LTECat-m、NB-IoT等。一NB-IoT的标准及进展1RAN方面2014年5月，华为收购了Nuel公司，开始和沃达丰进行窄带蜂窝物联技术的研究，提出了窄带技术NBM2M。2015年5月，华为、沃达丰联合高通共同制定了相关的上下行技术标准，融合NBOFDMA形成了NB-CIoT。NB-CIoT提出了全新的空口技术，相对来说在现有LTE网络上改动较大，但NB-CIoT是提出的6大CleanSlate技术中，唯一一个满足在TSGGERAN#67会议中提出的5大目标（提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延）的蜂窝物联网技术，特别是NB-CIoT的通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。此时，爱立信和诺基亚联合推出窄带蜂窝技术NB-LTE，与NB-CIoT的定位较为相似，但NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容，其主要优势在于容易部署。2015年7月，爱立信和华为分别向3GPP提交标准提案。最终，在2015年9月的RAN#69会议上经过激烈讨论后协商统一，由3GPP在Rel-13版本中将两种技术融合形成了NB-IoT标准。NB-IoT从窄带技术演变为3GPP的正式标准，相关厂商、运营商积极的推动和市场真实存在的需求是两个不可忽略的因素。3GPP的通信技术标准主要可分为CorePart（主体功能）、性能标准及RF一致性测试标准等。其中，主体功能标准指的是协议的具体内容，包括信令协议、网络接入等，主要与开发相关；性能标准主要是各个子技术领域的性能，跟测试强相关；一致性测试标准，主要包括一些流程及功能的测试标准。2SA/CT方面从Rel-12开始，3GPP逐步在研究MTC通信增强的核心网架构，至Rel-13开始重点研究NB-IoT及DECOR/eDECOR相关技术。3GPP核心网侧与NB-IoT相关的主体标准大部分处于stage2（业务与系统架构），2016下半年至2017年初启动stage3（核心网与终端）的相关工作。为了满足海量碎片化、低成本、低速率、低功耗的NB-IoT物联网应用，核心网方面主要考虑了以下方面的问题。（1）高效地支持非频繁小包传送面向NB-IoT进一步提高对非频繁小包传送的处理效率。由于NB-IoT终端的数量可能呈指数型增长，但每个终端的数据量及通信周期都比较低，而以现有的EPS核心网（基于S1接口）去处理此类业务，其效率将非常低且有过载的风险，因此，需要最小化整个EPS系统的信令开销，尤其是空口部分（如：RRC连接的建立和释放），此外，还需要加强EPS系统安全流程（此部分是由SAWG出）。目前有两种优化方向，一种是基于控制面的优化方案，即通过NAS过程来传送小包；另外一种是基于用户面的优化方案，即通过RRCsuspend态在UE和RAN节点同时缓存用户的上下文，以减少信令的交互。以上两种优化方案在TS23.401Rel-14版本中均已加入，方案一作为必选方案，而方案二为可选方案。目前，3GPP倾向于采用基于控制的优化方案，此部分标准在CT（核心网与终端）的主体工作目前还在进行当中。（2）使用小包传送高效地支持跟踪装置3GPP没有专门定义此类业务的业务模型，目前还处于研究状态，预计在Rel-14版本中解决，其业务模型属于MAR（移动终端周期性上报）业务模型的变种，需要在定位、移动性、传输效率等方面有进一步的增强和优化。（3）高效的寻呼区域管理针对海量静止或限制移动性的终端，由于空口资源稀缺、核心网接口资源有限等原因，3GPPSA2目前还在进行寻呼优化的讨论，预计将在Rel-14中完善此部分功能。寻呼优化的主要思路是考虑仅在用户上一次接入的eNB或小区内进行寻呼而非整个TA...