【導讀】目前，物聯網產業鏈上下游都在大力推廣低功耗廣域網（LPWAN），如NB-IoT、LoRa、SigFox以及RPMA等，種類甚至比近距離通信技術還要多。不過，在這些LPWAN技術中，工作在3GPP（Third GeneraTIonPartnership Project）授權頻譜的只有3 種，分別是eMTC，NB-IoT和EC-GSM-IoT。
這些授權頻段下的低功耗廣域網最大的優勢是可以通過已有的站址進行大規模覆蓋，那它們各自又有什么特點呢？
eMTC
覆蓋：比GPRS提升15dB
結點數：單載波10萬個
功耗壽命：5Wh電量下，至少10年
速率：上下行峰值 1Mbps
頻段：LTE
帶寬：1.08MHz
eMTC的全稱是LTE enhancements for Machine Type CommunicaTIons。為了適應物聯網環境下海量的低成本低帶寬的終端接入，3GPP的專家組一方面保留了原有LTE協議對硬件環境的兼容性，另一方面針對物聯網的特殊應用場景刪掉了高速傳輸等不必要的附加能力，最終在LTE的基礎上裁剪、優化得到了eMTC。
“eMTC”這一提法在3GPP發布的Release 13中被正式確定，在此前的版本中曾被稱為Low-Cost MTC和LTE-M（即LTE-Machine-to-Machine）。未來eMTC還會根據技術和應用場景的發展隨著LTE協議族共同演進。
在Release 13中定義的eMTC支持1.08MHz的射頻和基帶帶寬，比GPRS的覆蓋范圍提升了15dB，每個載波最多可以支持10萬個設備連接，并且可以直接接入現有的LTE網絡，同時兼容FDD和TDD兩種技術標準。更重要的是，由于兼容LTE，eMTC還可以支持VoLTE（Voice Over LTE）語音技術，未來或許將被應用到各種智能硬件之中。
此外，eMTC還支持上下行最大1Mbps的峰值速率，遠超GPRS、NB-IoT以及LoRa等其他技術標準。而且，為了適用于物聯網場景，兼容eMTC協議的終端模塊還被要求能夠在5Wh的電量下待機超過10年，并且目標成本要求控制在1~2美金之間，在功耗和成本上針對物聯網應用做了充分的考量。
今年1月，韓國KT電信集團已經聯手諾基亞完成了eMTC標準的首次試運行。
NB-IoT
覆蓋：比GPRS提升20dB
結點數：單載波20萬個
功耗壽命：5Wh電量下，10年
速率：下行峰值250Kbps；上行單通道峰值20Kbps，多通道250Kbps
頻段：LTE，LTE邊緣，獨立頻段（例如GSM）
帶寬：180KHz
NB-IoT的全稱是Narrow Band Internet of Things。相對于eMTC而言，其主要特點是根據物聯網進行了更深入的優化，在保證通信的同時進一步降低了網絡負荷。
NB-IoT針對物聯網的深度優化主要體現在兩個方面：一個是增加了覆蓋率，一個是提升了系統容量。根據3GPP的介紹，NB-IoT通過降低編碼率大幅提高了系統的解調效率，而且降低了單一設備的信號發射功率（協議規定最大為200mW，5Wh的電量下要求至少待機10年），降低了上傳和下載的最高速率水平（上傳和下載速率最高只能達到250Kbps），整體上比GPRS的覆蓋范圍增加了20dB，每個載波最多可以支持20萬個網絡連接。除此之外，根據容量需求，NB-IoT還可以通過增加更多載波的方式來擴大系統承載規模，具備利用單一基站一次性支持數百萬個物聯網連接的能力。
部署方式上，NB-IoT并不像eMTC那樣單純基于LTE，而是同時支持三種不同的部署方式。第一種是Standalone，這種方式使用一段獨立的頻帶，優點是不會形成干擾，簡單直接。第二種是Guard Band，利用LTE頻帶邊緣的保護頻段，優點是不需要獨立頻帶，缺點是信號強度較弱，而且容易與LTE系統發生干擾。第三種是In Band，即直接使用一段LTE頻帶的空閑波段，完全兼容于LTE。
之所以NB-IoT擁有如此復雜的部署方式，源于其本身復雜的出身。NB-IoT的技術來源主要包括兩個部分：一個是由諾基亞、愛立信和英特爾等公司提出的NB-LTE（Narrowband-LTE）技術，另一個是華為和沃達豐（Vodafone）提出的NB-CIoT（Narrowband Cellular IoT）技術。前者是基于LTE技術的簡化，可以與現行的LTE標準兼容；而后者幾乎是一個重新的設計，完全基于物聯網專門定制。在2015年9月的討論會議上，NB-CIoT和NB-LTE兩種技術達成了統一，即今天的NB-IoT。
在國內，華為是NB-IoT標準的主要推動者。2015年底，華為聯合主流運營商、設備廠商、芯片廠商和相關國際組織在內的21家產業巨頭，在香港成立了GSMA NB-IoT Forum產業聯盟，其中有六家運營商成員還宣布，將聯合華為在全球成立六個NB-IoT開放實驗室，聚焦NB-IoT領域的研發和驗證。目前中國聯通已經在上海建成了全球首個NB-IoT的技術示范點。
EC-GSM-IoT
覆蓋：相比普通GPRS，在33dBm功率水平下，提升20dB
結點數：單基站5萬個結點
功耗壽命：5Wh電量下，至少10年
速率：GMSK調制下達到70-350Kbps的上下行峰值；8PSK調制方式下達到240Kbps上下行峰值
頻段：GSM
帶寬：單通道200KHz，典型系統總帶寬2.4MHz
EC-GSM-IoT全稱為Extended Coverage-GSM-IoT。從名字可以看出，EC-GSM-IoT和GSM網絡標準有這緊密的聯系，它是GSM的延伸技術，它可以直接利用GSM的基站來進行通信。
按照3GPP的說明，EC-GSM-IoT在GMSK的調制方式下可以達到70-350kbps的上下行速率，8PSK調制下的速率則可以達到240kbps。3GPP同樣要求符合EC-GSM-IoT標準的終端模塊能夠在5Wh的電量下至少待機10年。EC-GSM-IoT的單基站容量最多可以達到5萬個結點，相比普通GPRS，在33dBm功率水平下的覆蓋范圍提升了20dB，這一點與NB-IoT相當。
此外，為了更適用于物聯網應用，相對于原有的GSM技術，3GPP的專家組還增強了EC-GSM-IoT標準的身份認證、完整性校驗、密保強度和設備識別能力等一系列的安全特性。
EC-GSM-IoT理論上完全兼容于現有的GSM，現有的GSM基站只需要進行簡單的軟件升級就可以適用于符合EC-GSM-IoT標準的智能設備，因此部署起來相對容易。
2016年2月，愛立信聯合法國Orange電信和英特爾共同建成了全球首個EC-GSM-IoT技術示范點。在隨后的MWC 2016上，愛立信還專門展示了自家的EC-GSM-IoT技術范例。
總結
可以說，這三種低功耗廣域網都各有優缺點：基于LTE的eMTC，上下行速率可以達到1Mbps，速度最快；而NB-IoT，上下行速率可以達到250Kbps，適用于分布廣泛、類別龐雜、通信需求不高的各種底層智能設備；基于GSM的EC-GSM-IoT，上下行速率與NB-IoT相當，最便于部署和推廣。但與此同時，市場上的一些非授權頻段的技術標準也在逐漸崛起，如LoRa、SigFox以及RPMA等，不少企業各自為政，因此物聯網領域廣域網的搭建或許很難在短期內形成一個統一的標準。
