??2018年上半年第三代合作伙伴計(jì)劃（3GPP）向國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU）提交NB-IoT和LTE-M技術(shù)作為物聯(lián)網(wǎng)在5G時(shí)代的候選方案，以滿足IMT-2020中描述的5G LPWAN要求。

3GPP承諾LPWAN將繼續(xù)僅通過演進(jìn)LTE-M和NB-IoT作為5G規(guī)范過程的一部分，并且3GPP同意不會(huì)為5G研究新的LPWAN解決方案。而且大多數(shù)NB-IoT和LTE-M設(shè)備的固件都可以升級(jí)以支持5G，這幾乎可以說我們已經(jīng)跨入了5G的大門。

NB-IoT和LTE-M都是為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)的兩種LPWAN技術(shù)，都是用于低帶寬蜂窩通信的協(xié)議，專為需要傳輸少量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備設(shè)計(jì)的，具有較低成本和較長(zhǎng)時(shí)間的電池壽命。

值得注意的是NB-IoT和LTE-M都是4G技術(shù)，最初設(shè)計(jì)NB-IoT和LTE-M時(shí)確保了它們可以在LTE系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行帶內(nèi)操作，并且可以共享LTE頻譜，對(duì)于5G NR也是如此。未來會(huì)使NB-IoT和LTE-M可以在5G中進(jìn)行帶內(nèi)操作或共存。這為NB-IoT和LTE-M提供了對(duì)5G的向前兼容性。

物聯(lián)網(wǎng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求

NB-IoT與LTE-M的出現(xiàn)并非偶然，并且在這之前也有其他的針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的解決方案。LPWAN的興起主要是由于物聯(lián)網(wǎng)的普及，但像LTE之類的傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)絡(luò)解決方案通常消耗太多功率。此外，它們不適合不經(jīng)常傳輸數(shù)據(jù)且傳輸數(shù)據(jù)量較少的應(yīng)用。例如讀取水位、氣體消耗或電力使用的儀表。

物聯(lián)網(wǎng)需要一個(gè)能夠提供低功耗和覆蓋廣的解決方案。一般需要滿足以下四點(diǎn)：

1、技術(shù)成本低，支持更廣泛的部署并提高應(yīng)用程序的投資回報(bào)率

2、低功耗，電池的使用壽命需要很長(zhǎng)

3、覆蓋范圍廣，可以連接到地下、建筑物內(nèi)和農(nóng)村環(huán)境中的設(shè)備

4、高連接容量，今后將會(huì)有大量的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng)，這無疑會(huì)是個(gè)巨大的負(fù)荷

物聯(lián)網(wǎng)方案的發(fā)展

Cat-1

Cat-1代表了使用現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)連接物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的早期推動(dòng)力。雖然性能不如3G網(wǎng)絡(luò)，但他是需要瀏覽器界面或語(yǔ)音功能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的絕佳選擇。重要的是它已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化并且物聯(lián)網(wǎng)很容易過渡到Cat-1網(wǎng)絡(luò)。

Cat-0

Cat-1之后有了Cat-0。相對(duì)于Cat-1，它優(yōu)化了成本，消除了Cat-1支持的高數(shù)據(jù)要求的功能，放棄了對(duì)MIMO的支持，簡(jiǎn)化為半雙工，峰值速率降低為1Mbit/s，終端復(fù)雜度降低為普通LTE終端的40%。

LTE Cat-M1/Cat-M/LTE-M

LTE-M通常被視為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而構(gòu)建的第二代LTE芯片。他完成了Cat-0最初設(shè)想的低成本和低功耗。通過將最大系統(tǒng)帶寬限制在1.4MHz，而不是Cat-0的20MHz。Cat-M相對(duì)于其他方案的真正優(yōu)勢(shì)在于Cat-M與現(xiàn)有的LTE網(wǎng)絡(luò)兼容。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商來說，這是一個(gè)好消息，因?yàn)樗麄儾恍枰ㄥX來建造新的天線，盡管Cat-M與LTE網(wǎng)絡(luò)相連需要一個(gè)軟件補(bǔ)丁。

NB-IoT/Cat-M2

NB-IoT的目的類似于Cat-M，但是它使用DSSS調(diào)制而不是LTE無線電。因此NB-IoT不在LTE頻段中運(yùn)行，這意味著供應(yīng)商前期部署NB-IoT的成本會(huì)更高。盡管如此NB-IoT被吹捧為可能更便宜的選擇，因?yàn)樗藢?duì)網(wǎng)關(guān)的需求。其他方案的基礎(chǔ)設(shè)施通常具有聚合傳感器數(shù)據(jù)的網(wǎng)關(guān)，然后網(wǎng)關(guān)與主服務(wù)器通信。但是，使用NB-IoT，傳感器數(shù)據(jù)將直接發(fā)送到主服務(wù)器。

NB-IoT與LTE-M的優(yōu)劣

LTE-M和NB-IoT都屬于M2M通信的類別，也稱MTC（機(jī)器類型通信）。并且兩者都是專門為長(zhǎng)時(shí)間傳輸少量數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而設(shè)計(jì)優(yōu)化的。兩者都有特定的應(yīng)用場(chǎng)景。

LTE-M

LTE-M的設(shè)備復(fù)雜度更低，支持大規(guī)模的連接密度、低設(shè)備功耗、低延遲并提供廣闊的覆蓋范圍，同時(shí)允許服復(fù)用LTE的基礎(chǔ)設(shè)施。

對(duì)于任務(wù)關(guān)鍵型的應(yīng)用，LTE-M是唯一的選擇，它支持需要實(shí)時(shí)通信的設(shè)備，以確保應(yīng)用程序滿足用戶體驗(yàn)要求。LTE-M支持語(yǔ)音，并且LTE-M上行鏈路和下行鏈路速度高達(dá)1 Mbps，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過NB-IOT。

盡管LTE-M技術(shù)支持語(yǔ)音，但每個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商都要決定是否在LTE-M技術(shù)支持語(yǔ)音。其次在擴(kuò)展覆蓋面的情況下，語(yǔ)音根本無法用于LTE-M，僅在標(biāo)準(zhǔn)覆蓋區(qū)域中支持語(yǔ)音。

NB-IoT

NB-IOT是為了實(shí)現(xiàn)大規(guī)模分布式設(shè)備的高效通信和長(zhǎng)電池壽命的方案，使用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)來連接這些事物。NB-IoT的特點(diǎn)是改善室內(nèi)覆蓋（擁有更強(qiáng)的穿透力），支持大量低吞吐量設(shè)備，低延遲靈敏度，超低設(shè)備成本，低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

在醫(yī)療保健領(lǐng)域，許多患者監(jiān)測(cè)設(shè)備僅需要記錄并將患者病情的少量數(shù)據(jù)傳輸?shù)结t(yī)院。在農(nóng)業(yè)方面，需要傳輸?shù)奶鞖饣蛲寥罓顩r數(shù)據(jù)量很少，而對(duì)于智慧城市，傳感器檢測(cè)城市垃圾箱的充滿程度或空氣污染程度對(duì)數(shù)據(jù)量的要求也不高。 這時(shí)NB-IoT會(huì)是更好的選擇。

物聯(lián)網(wǎng)涵蓋了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于實(shí)時(shí)監(jiān)控，你可能需要高帶寬。對(duì)于資產(chǎn)跟蹤，數(shù)據(jù)吞吐量很小，但隨著對(duì)象的移動(dòng)，不可避免地會(huì)有很多切換。智能電表和許多智能城市用例需要每天一次或兩次小型數(shù)據(jù)傳輸。這意味著沒有一種技術(shù)可以滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的特定需求。

正在路上的物聯(lián)網(wǎng)

3G UMTS和4G LTE技術(shù)使用不同的核心網(wǎng)絡(luò)，這會(huì)產(chǎn)生額外的復(fù)雜性和成本，運(yùn)營(yíng)商也需要棄用3G技術(shù)以進(jìn)入單核心網(wǎng)絡(luò)。同樣的問題不會(huì)出現(xiàn)在5G核心網(wǎng)絡(luò)，它可以連接到5G NR以及5G LTE。

為了確保LTE-M和NB-IoT的類似兼容性，3GPP正在研究允許NB-IoT和LTE-M連接到5G核心網(wǎng)絡(luò)的機(jī)制。這將使未來的5G系統(tǒng)能夠使用相同的核心網(wǎng)絡(luò)支持LTE、NR、NB-IoT和LTE-M。

NB-IoT和LTE-M剛剛起步。在接下來的幾年中，這些低功耗蜂窩網(wǎng)絡(luò)將為大量新應(yīng)用打開大門，連接數(shù)十億需要遠(yuǎn)程連接并延長(zhǎng)電池壽命的設(shè)備。????