3GPP Release 14 对 NB-IoT 和 LTE-M 的意义

3GPP Release 14 在低功耗广域网（LPWA）技术的基础上更进一步，在移动应用场景中实现了更低的功耗、更高的数据速率和更优异的性能。  

作为制定移动通信标准的标准制定组织，3GPP 冻结其^{第 14}版标准至今已有约两年时间。 该版本对NB-IoT和LTE-M这两项支持蜂窝物联网的蜂窝技术进行了多项改进。随着移动网络运营商已支持其中许多功能，蜂窝模块制造商正陆续推出首批符合Release 14标准的低功耗广域网蜂窝调制解调器。

根据3GPP Release 13的定义，NB-IoT（也称为LTE Cat NB1）和LTE-M（LTE Cat M1或eMTC）经过优化，可在最低功耗和最大覆盖范围内传输少量、低频的数据——这是物联网应用中的常见需求，涵盖从物流领域的车队管理和资产追踪，到智慧城市中的智能停车以及水、气监测等场景。 随着 3GPP Release 14 的推出，NB-IoT 和 LTE-M 在数据传输速度更快（数据速率更高）的同时，功耗更低。

专为满足 3GPP Release 14 所有功能而设计的 NB-IoT 和 LTE-M 蜂窝调制解调器，也可称为 LTE Cat NB2 和 LTE Cat M2 调制解调器。

以下是 3GPP Release 14 为 LPWA 调制解调器带来的部分增强功能：

NB-IoT 功耗进一步降低

从一开始，NB-IoT 的设计初衷就是让电池供电的物联网设备仅靠一块电池即可实现长达十年的连接。3GPP Release 14 为 NB-IoT 引入了一个新的低功耗等级。 该功耗等级专为采用小容量电池的调制解调器量身定制，允许设备以最高 14 dBm 的发射功率发送消息。这意味着对外部电池的要求更为宽松，电池不再需要提供 23 dBm 传输时常见的高电流峰值。  

新规范还增加了传输块的大小。这意味着数据可以被拆分为更大的数据包，从而减少传输给定数据量所需的时间。传输时间的缩短直接转化为功耗的降低。

因此，烟雾探测器、智能电表及其他分布式传感器等由电池供电的物联网设备，运行时间将更长，维护需求也随之降低。

更强的小区容量

为了增加单个网络小区内可运行的物联网设备数量，3GPP Release 14 通过两项名为“非锚点寻呼”和“非锚点随机接入程序”（RACH）的功能，对小区容量和 NB-IoT 网络资源的使用进行了增强。 这些功能在智能家居和互联建筑应用中极为有用，预计未来几年这些领域的物联网设备密度将大幅增加。

更高的数据速率

在 Release 14 下，LTE-M 通过将数据包大小扩大近三倍，显著提高了数据速率。 在 5 MHz 带宽下，LTE-M 的峰值数据速率下载方向约为 4 Mbps，上传方向约为 7 Mbps，这使其成为一种引人注目的技术，可应用于更广泛、需要更高数据吞吐量或更低延迟的领域，例如智能城市和远程监控设备。

NB-IoT 的移动性得到提升

[tweetable]3GPP Release 14 为 NB-IoT 设备引入了 RRC 连接重建立功能，使调制解调器能够在不同网络小区之间切换，而无需重新协商连接。 [/tweetable]这不仅为移动应用提供了连续通信，还减少了开销数据，从而降低了功耗。 

因此，对于无需快速交换位置信息（此类应用仍会受到较低数据速率的限制）的资产追踪而言，NB-IoT 便成为更显而易见且更具成本效益的选择。例如，它非常适合追踪建筑设备——这类设备可能在某个施工现场停留一段时间，随后才会被转移到另一个地点。

基于 LTE 的定位性能提升

这一改进附带一项说明：虽然 3GPP Release 14 通过 LTE-M 和 NB-IoT 网络基础设施提高了可实现的定位精度，但该功能需要由移动网络运营商来实施。 不过，一旦实施，调制解调器将能够使用增强型小区标识（E-CID）和观测到达时间差（OTDOA）定位方法。

由于可达到的定位精度取决于附近蜂窝基站的配置，因此该增强功能将可靠地提供粗略的定位估计。资产追踪是其常见应用之一。

迈向5G的又一步

3GPP Release 14 是迈向 5G 道路上的又一块基石，为将成为下一代移动网络技术组成部分的低功耗广域网技术铺平了道路，使物联网设备制造商能够立即将能够支持未来网络技术的产品推向市场。