移动物联网技术标准演进过程

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       自Release 8以来，在移动宽带（MBB/eMBB）速率不断增长的同时，3GPP也引入了LTE Cat 1、Cat 1 bis、eMTC、NB-IoT、EC-GSM、RedCap等多种蜂窝物联技术。
     3GPP Release 8专门为M2M物联应用制定的蜂窝物联技术LTE Cat 1，信道带宽为20MHz，下行峰值速率为10Mbps，上行为5Mbps。LTE Cat1 bis提出于Release 13，作为Cat 1的演进，它进一步将LTE Cat 1终端的双接收天线裁剪为单接收天线。

    在LTE发展初期，Cat.1并没有被业界所关注。随着可穿戴设备的普及，Cat.1逐渐被重视起来。不过，Cat.1终端需要使用2根天线，对体积敏感度极高的可穿戴设备来说仍然“要求过高”。所以，在R12/R13中，3GPP多次针对物联网进行优化。

    首先是在3GPP Release 12增加了适用于物联应用的新终端等级类型LTE Cat.0， 信道带宽为20MHz，上下行峰值速率为1Mbps。放弃了对MIMO（多天线）的支撑，LTE Cat 0简化为单接收天线和半双工模式，因此与LTE Cat 1相比，终端复杂度下降至少40%。虽然Cat.0终端的信道带宽降至1.4MHz，但射频的接收带宽仍为20MHz。

    于是，3GPP在R13中将LTE Cat.0演进为Cat.M1等级的终端，最大信道带宽和射频接收带宽均为1.4MHz，相比LTE Cat.0的复杂度进一步减小，覆盖能力得到进一步提升,终端复杂度进一步降低。而Cat.M1，也就是大家的eMTC。它还有一个名字，叫做LTE-M。这个M，就是Machine（机器）的意思。之后，eMTC演进至5G时代的Release 15和Release 16，功能持续增强。

     3GPP在R13中同时新增了一个Cat.NB-1，它的接收带宽仅180kHz，更低，峰值速率几十至200Kbps左右。这个Cat.NB-1，就是大家的NB-IoT。

    与eMTC一样，NB-IoT也从4G时代的Release 13、Release14持续演进至5G时代，功能不断增强，共同推动5G Massive IoT发展。

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移动物联网技术演进路线

    在2020年7月9日国际电信联盟（ITU）召开的ITU-RWP5D会议上，NB-IoT这项技术已经被正式接纳为5G的一部分了。通过NB-IoT接入网络的物联网设备，最终也可以连接5G核心网，享受5G的边缘计算、网络切片等一些服务。爱立信和HUAWEI提交了针对NB-IoT和eMTC满足5G mMTC连接密度的需求评估报告，共同联手20多家企业推动了NB-IoT和eMTC平滑升级后融入5G网络的标准在ITU的通过。所以，这一事件对于NB-IoT来说是非常重要的。但是由于现阶段的NB-IoT并不支撑接入5G网络，所以该技术在后续仍需要经过不断的演化和技术的演进才能进入5G网络当中。
eMBB主要针对高清视频、VR/AR等大带宽应用，通常网络下行峰值速率高达Gbps，上行达几百Mbps。

uRLLC主要针对远程控制、无人驾驶等关键任务型物联网应用，要求网络端到端时延低至毫秒级，可靠性高达5个9。

而mMTC由4G时代的NB-IoT和eMTC低功耗广域物联网技术演进而来，主要面向智能抄表、智能路灯等大规模物联网场景，对数据传输速率和时延要求很低，网速小于2Mbps，时延可容忍至10秒。

虽然这三大场景差异化匹配了高速率、低时延和低速率的物联应用需求，但细心的你一定发现了，那些对速率和时延要求中等的物联网应用还没有覆盖到。

    比如，用于测量和采集温度、湿度、压力等数据的工业无线传感器要求数据传输速率约2Mbps，时延小于100毫秒，可靠性仅需99.99%；智能手表、医疗监控设备、AR/VR眼镜等可穿戴设备要求数据传输速率约2至10Mbps；监控摄像头要求数据传输速率约2至25Mbps,时延小于500毫秒，可靠性仅需99%至99.9%。

    这些物联网场景如果用eMBB和uRLLC能力来支撑，就是大材小用、资源浪费，而mMTC的速率和时延能力又不能满足需求。5G mMTC场景，ITU给出的指标要求是每平方公里100万的终端。NB-IoT的容量是每小区5万个终端。NB-IoT覆盖半径2公里左右，折算一下，每平方公里大约是4000个终端。两者看似差距很大，但在现实中，究竟有多少用户需要每平方公里接入100万个终端？换句话说，NB-IoT基本上够用了。在需求还不是很明确的情况下，搞一个全新的mMTC技术，成本太高，投入太大，没有必要。

    所以，3GPP希翼利旧现有的NB-IoT/eMTC。对3GPP背后的整个通信行业来说，这是最合理的选择。

    RedCap，正是为了填补eMBB、mMTC与uRLLC之间的“空白地带”而生的蜂窝物联技术。

    RedCap：RedCap制定于5G Release 17版本，全称Reduced Capability NR，即“裁剪NR能力”的意思，所以也被称为轻量版、简化版的5G NR。如果根据带宽、时延、成本、终端功耗、覆盖距离等技术指标将5G蜂窝物联网分为低、中、高三个档位，那么RedCap就是5G时代的“中档”物联技术，介于NB-IOT和eMMB之间。