NB-IoT 備胎轉正的背後，究竟意味著什麼？

作者 | 小棗君

本文經授權轉載自鮮棗課堂（ID：xzclasscom）

此前有一條新聞，不知道大家有沒有留意：

「2019年7月17日，ITU-R WP5D#32會議在巴西布濟烏斯結束。來自全球政府主管部門、電信製造及運營企業、研究機構共約180名代表參加了本次會議。

中國代表團主要由中國信息通信研究院、華為、中興、中國信科、中國移動、中國電信、中國聯通等單位構成。

在本次會議上，我國正式向ITU（國際電信聯盟）遞交了IMT-2020（5G）候選技術方案，並獲得了ITU的接收確認函。」

這條新聞並沒有引起廣泛的關注和轉發，只在少數幾家媒體進行了例行報道。

但是，在小棗君看來，這條新聞其實有很大的信息量，對未來5G的走勢有深遠的啟示，值得大家給予更多的關注。

今天這篇文章，我就將給大家詳細解讀一下這條新聞背後的故事。

為什麼要提交方案？

以前我們總是說3GPP開這個會那個會，這次不是。這次開會的，是ITU。

ITU，就是國際電信聯盟。它是聯合國的下屬機構，專門負責信息通信技術相關事務，其中就包括制定全球電信標準。

換句話說，ITU是唯一有資格發布「全球移動通信標準」的機構。

當年的3G TD-SCDMA標準方案，如果大家還記得的話，就是中國1998年6月29日（截止的前一天）向ITU提交的。TD-SCDMA最終也成為全球3G正式技術標準之一。

這次在巴西舉辦的會議，ITU負責收集的是5G候選技術方案。本次會議也是5G候選技術方案的提案截止會議，是提交候選方案的最後機會。

方案收集上來之後，ITU會組織對這些方案進行評估。

明年，也就是2020年的6月，在WP5D#35會議上，ITU會正式宣布最終的5G技術方案，也就是最終的5G標準。

我們提交了什麼樣的方案？

接下來我們詳細說說中國提交的這個技術方案。

這個方案，新聞稱之為5G無線空口技術（RIT）方案。該方案包括兩個部分，一個是大家熟悉的3GPP新空口（5G NR），還有一個，是NB-IoT。

是的，你沒看錯，NB-IoT，Narrow Band Internet of Things（窄帶物聯網技術）。

相信大部分人對NB-IoT並不陌生。NB-IoT和它的兄弟eMTC，都是基於4G LTE技術「改造」出來的蜂窩物聯網技術。

我們簡單回顧一下NB-IoT和eMTC的身世。

早在2008年，LTE的第一個版本R8（Release 8）中，除了有滿足寬頻多媒體應用的Cat.3、Cat.4、Cat.5等終端等級外，也有上行峰值速率僅有5Mbit/s的終端等級Cat.1，可用於物聯網等「低速率」應用。

注意！這裡的Cat並不是貓的意思，是Category的縮寫，「種類，分類」的意思。Cat.X說的就是UE-Category，UE是用戶設備（User Equipment ）。Cat.X這個值就是用來衡量用戶終端設備無線性能的，說白了就是用來劃分終端速率（等級）的。

不同的Cat，不同的速率

在LTE發展初期，Cat.1並沒有被業界所關注。但是，隨著可穿戴設備的逐漸普及，Cat.1逐漸被重視起來。

不過，Cat.1終端需要使用2根天線，對體積敏感度極高的可穿戴設備來說仍然「要求過高」（一般只配備1根天線）。所以，在R12/R13中，3GPP多次針對物聯網進行優化。

首先是在R12中增加了新終端等級Cat.0，放棄了對MIMO（多天線）的支持，簡化為半雙工，峰值速率降低為1Mbit/s，終端複雜度降低為普通LTE終端的40%。這樣一來，初步達到了物聯網的成本要求。

但是，雖然Cat.0終端的信道帶寬降至1.4MHz，但射頻的接收帶寬仍為20MHz（太大）。

於是，3GPP在R13中又新增Cat.M1等級的終端，信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz，終端複雜度進一步降低。

而Cat.M1，也就是我們的eMTC。它還有一個名字，叫做LTE-M。這個M，就是Machine（機器）的意思。

此外，3GPP在R13中同時新增了一個Cat.NB-1，它的接收帶寬僅180kHz，更低。

這個Cat.NB-1，就是我們的NB-IoT。

所以說，eMTC和NB-IoT都是3GPP這一個媽生的，算是兄弟倆。

NB的本質，就是一個精簡版的LTE。

為了支持海量終端同時接入，為了擁有更好的覆蓋增益，為了更持久的待機時間，NB-IoT使用了比LTE小得多的子載波帶寬，採用了更簡單的待機休眠機制，同時，對LTE協議進行了大量的刪減。

如果說LTE是公路上的大巴，那NB-IoT就是穿梭其中的電動車。

LTE VS NB-IoT

方案的背後，究竟意味著什麼？

NB-IoT作為精簡版的LTE，怎麼就突然搖身一變，變成了5G技術標準了呢？

這還是要從5G的應用場景開始說起。

眾所周知，ITU定義了5G的三大應用場景，作為5G指標的參考目標。也就是說，真正的5G，必須具備這些場景的應對能力。

三大場景，分別是eMBB、uRLLC和mMTC:

• eMBB：enhance Mobile Broadband，增強型移動寬頻。

• uRLLC：ultra Reliable & Low Latency Communication，低時延、高可靠通信。

• mMTC：massive Machine Type Communication，海量機器類型通信。

三大場景中，最受公眾關注的，我們最熟悉的，是eMBB。

大家都知道，在已經過去的這些年裡，4G獲得了巨大的成功。4G，其實就是MBB，Mobile Broadband（移動寬頻）。

它和智能手機相互配合，徹底激發了用戶的移動上網需求，推動了流量的爆炸式增長，也帶動了信息通信整個產業鏈的繁榮。

而5G的eMBB，就是在4G MBB基礎上，對帶寬和速率的進一步升級。

正因為如此，行業內外都對eMBB寄予厚望，將eMBB需求視為5G的主要動力來源。很多人認為，eMBB的高速率，大帶寬，能夠帶來更好的用戶體驗，能夠刺激數字時代的進一步繁榮，應該優先推動商用建設。

但是5G真正的意義是在於物聯網場景。它的主要服務對象，是包括工業互聯網、智慧城市等在內的垂直行業。

這就導致一個很尷尬的局面——設計5G的人，希望大家更多關注uRLLC和mMTC；而絕大多數人，則把興趣都集中在eMBB上。

在現實情況中，uRLLC和mMTC的處境也確實有一點點微妙。所有人都知道它們是有需求的，但是沒有任何人知道需求的爆發點究竟在哪，什麼時候會出現。

這就好像你是一個廚師，你知道三位有錢的食客一定會來，但是不知道他們會在什麼時候來。

那麼你在準備食材的時候，心裡就一定會犯嘀咕，會猶豫。

對於eMBB這位食客，其實是不需要猶豫的，他就在眼前。而且他的需求比較明確，比較強烈（至少看上去強烈）。所以，作為廚師，一定要搞一個全新的5G NR，提供超高的帶寬，滿足他的需求。

對於uRLLC這位食客，他口味有點獨特。他的需求關鍵，是時延。這個也是現有技術（食材）搞不定的，必須通過5G NR，配合切片技術，加以滿足。

最麻煩的食客，就是mMTC海量機器通信。它的情況和前兩者完全不同。

NB-IoT的容量是每小區5萬個終端。有測試數據顯示NB-IoT覆蓋半徑2公里左右，折算一下，每平方公里大約是4000個終端。

5G mMTC場景，ITU給出的指標要求是每平方公里100萬的終端。兩者看似差距很大，但是冷靜下來想想，在現實情況中，究竟有多少用戶需要每平方公里接入100萬個終端？

按目前的實際商用網路，最多也就1000個終端。

換句話說，NB-IoT基本上夠用了。在需求還不是很明確的情況下，搞一個全新的mMTC技術，成本太高，投入太大，沒有必要。

所以，3GPP希望利舊現有的NB-IoT/eMTC。對3GPP背後的整個通信行業來說，這是最合理的選擇。

NB-IoT/eMTC標準從2016年凍結後至今，已有3年的時間。想像中的物聯網應用爆髮式增長，並沒有如期而至。在這個情況下，執意推動NB-IoT和eMTC的升級換代，確實沒有任何實際意義。

2018年3月19-22日，在印度金奈召開的3GPP無線接入網第79次全會上，與會代表們明確了R16版本5G新空口中不會對低功耗廣域物聯網的用例進行研究和標準化，低功耗廣域物聯網（LPWAN）用例會繼續依靠NB-IoT和eMTC的演進。

也就是說，3GPP推遲在R16中進行mMTC標準化，並將現有的NB-IoT/eMTC標準納入5G物聯網。

與此同時，3GPP一直在努力向ITU證明，NB-IoT/eMTC標準能夠滿足ITU關於5G物聯網低功耗廣覆蓋的願景和需求。

在希臘雅典召開的3GPP會議上，相關企業就提交了針對NB-IoT和eMTC滿足5G mMTC連接密度的需求評估報告。相關報告的結論顯示，NB-IoT和eMTC滿足了ITU提出的5G mMTC連接密度的需求，這給NB-IoT和eMTC納入5G物聯網家族打下來基礎。兩份評估報告如圖：

《NB-IoT/eMTC滿足5G物聯網需求評估》（來源：3GPP）

可以看到，報告的提出者，是愛立信和華為（NB的主要推手）

2018年3月，Sierra Wireless、愛立信、Altair等20家知名廠商聯合發布了LTE-M（eMTC）滿足5G要求的評估報告，報告更是從單位容量帶寬需求、數據速率、消息時延、電池壽命等多方面進行評估，結果顯示eMTC的性能完全符合ITU提出的5G物聯網的需求。

為了讓NB-IoT和eMTC能夠更好地融入5G，3GPP還做了很多工作。例如實現NB-IoT和eMTC支持在5G NR帶內部署（也就是讓NB-IoT和eMTC能夠使用5G的頻段），讓NB-IoT和eMTC能夠使用5G網路的系統側設備（例如基站和核心網），等等。

可以說，NB-IoT和eMTC完全具備了平滑升級後融入5G網路的基礎條件。

以上，就是NB-IoT備胎轉正背後的故事。

中國這次提交的RIT方案，理念和3GPP是非常一致的。

在需求並不明朗的情況下，盲目研發新技術，會給產業鏈帶來巨大的壓力，也會增加網路建設成本，最終等於是拿錢打水漂。

在NB-IoT和eMTC的基礎上，做好物聯網需求的孵化，解決落地遇到的問題，儘快找到爆發增長點，無疑是更加理性的做法。

5G啟動前期的狂熱氣氛終究會消退，如何面對5G漫長的落地周期，才是整個行業和社會真正應該認真思考的問題。

參考文章：

http://www.c114.com.cn/wireless/2935/a1094186.html

http://www.cww.net.cn/article?id=454140

https://www.gsma.com/iot/mobile-iot-5g-future/

https://www.sohu.com/a/232977721_160923

【END】

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