隨著6月16日,NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)標準獲得國際組織3GPP通過,毫無疑問,2016年將作為 NB-IoT商用元年載入通信史冊。如同過去十幾年移動互聯網渴望4G時代的到來一樣,現今的物聯網也無比渴望著一個強有力的蜂窩物聯網基礎網絡,而 NB-IoT無疑是這個基礎網絡最佳的選擇。
在今年4月倫敦 M2M 大會上,華為展示了 NB-IoT(窄帶蜂窩物聯網)戰略以及 IoT 應用和智慧城市領域的創新成果,并介紹了與合作伙伴為共建 NB-IoT 生態系統所開展的工作,包括與沃達豐在英國紐伯里共同成立沃達豐 NB-IoT 開放實驗室,旨在充分發揮 NB-IoT 的潛力,創造社會與經濟效益。
圖1:沃達豐和華為慶祝窄帶物聯網開放實驗室的成立
從商業角度,目前蜂窩網已覆蓋全球90%的人口,覆蓋超過50%的地理位置?;诂F有的蜂窩網絡,運營商能夠提供一個非常有競爭力的物聯網技術,就是NB-IoT。4月25日,英國運營商沃達豐和華為宣布在沃達豐英國總部所在地Berkshire新的NB-IoT實驗室啟動,這對NB-IoT技術的發展影響重大。
華為與沃達豐聯合成立沃達豐NB-IoT開放實驗室,用以幫助合作伙伴進行網絡解決方案驗證、新應用創新、設備集成、商業模式研究和產品合規驗證等,進而加速垂直行業應用的進程,從而推動產業鏈的發展。
NB-IoT構建于蜂窩網絡,只消耗大約180KHz的頻段,可直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,以降低部署成本、實現平滑升級。
NB-IoT 技術是一種 3GPP 標準定義的 LPWA(低功耗廣域網)解決方案,具有以下優勢:
1.海量連接:每小區可達10萬連接;NB- IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升,這也就意味著,在同一基站的情況下,NB-IoT可以比現有無線技術提供50~100倍的接入數。
2.超低功耗:電池壽命長達十年;
低功耗特性是物聯網應用一項重要指標,特別對于一些不能經常更換電池的設備和場合,如安置于高山荒野偏遠地區中的各類傳感監測設備,它們不可能像智能手機一天一充電,長達幾年的電池使用壽命是最本質的需求。在電池技術無法取得突破的前提下,只能通過降低設備功耗以延長電池供電時間。通信設備消耗的能量往往與數據量或速率相關,即單位時間內發出數據包的大小決定了功耗的大小。數據量小,設備的調制解調器和功放就可以調到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數據量、 小速率應用,因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小,可以保障電池5年以上的使用壽命。
3.深度覆蓋:能實現比 GSM 高20db的覆蓋增益;
NB-IoT比LTE提升20dB增益,相當于發射功率提升了 100倍,即覆蓋能力提升了100倍,就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。
4.安全性:繼承4G網絡安全能力,支持雙向鑒權以及空口嚴格加密,確保用戶數據的安全性;
5.穩定可靠:能提供電信級的可靠 性接入,有效支撐 IoT 應用和智慧城市解決方案。
NB- IoT直接部署于GSM網絡、UMTS網絡或LTE網絡,即可與現有網絡基站復用以降低部署成本、實現平滑升級,但是使用單獨的180KHz頻段,不占用現有網絡的語音和數據帶寬,保證傳統業務和未來物聯網業務可同時穩定、可靠的進行。以智能抄表應用為例,與采用有線PLC抄表數據回收成功率在60%左右相比,NB-IoT可以保證數據成功回收率達99%,可靠性大大提高。
6. 低成本
低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優勢。速率低就不需要大緩存,所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗,意味著RF設計要求低,小PA就能實現;因為低帶寬,就不要復雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關,尺寸越小,成本越低,模塊的成本也隨之變低。
圖:各類無線模塊成本對比
長距離通信技術NB-IoT是一種革新性的技術,是由華為主導,由3GPP定義的基于蜂窩網絡的窄帶物聯網技術。它支持海量連接、有深度覆蓋能力、功耗低,這些與生俱來的優勢讓它非常適合于傳感、計量、監控等物聯網應用,適用于智能抄表、智能停車、車輛跟蹤、物流監控、智慧農林牧漁業以及智能穿戴、智慧家庭、智慧社區等等領域。這些領域對廣覆蓋、低功耗、低成本的需求非常明確,目前廣泛商用的2G/3G/4G及其他無線技術都無法滿足這些挑戰。
蜂窩物聯網具有重要的戰略意義和廣闊的發展前景,全球主流運營商正將它納入到整個公司戰略體系。在過去的2015年,包括中國、韓國、歐洲、中東、北美的多家主流運營商已經開展了基于pre-standard 的NB-IoT技術的試點,并開啟了端到端的技術和業務驗證。包括沃達豐、中國移動在內的多家主流運營商也公開表達了希望盡早開始建設NB- IoT商用網絡的意向,另一方面,包括歐洲、韓國在內的多家運營商遇到了來自LoRa和Sigfox的強烈競爭壓力,這也將促進NB-IoT網絡建設的加速。
隨著傳統電信業務利潤越來越薄,整個電信行業都在尋找新的利潤增長點,而與運營商業務最為貼近,市場前景巨大的物聯網無疑成為運營商最佳的切入市場。
NB-IoT生態的優劣勢分析e#
據預測則,到2020年IoT全部產業鏈價值有望達到3萬億歐元;到2025年全球將有1000億個連接。
隨著萬物互聯時代的來臨,聯網正成為所有行業、設備的必須。同時,云計算、大數據的普及,讓設備更加傾向于連接到互聯網中,這讓NB-IoT迎來了眾多發展機遇,如車聯網、遠程醫療、物流等等。
據GSMA預測顯示,NB-IoT在2020年將達到30億聯接;Machina亦預測,NB-IoT未來將覆蓋25%的物聯網連接。
2016年將是NB-IoT產業發展非常關鍵的一年,NB-IoT要成功,必須有生態系統中各個產業平臺的支持。
從解決方案/芯片方面看,對華為來說,NB-IoT是該公司的一個大戰略,所有部門都積極參與其中。作為主導者華為提供端到端的解決方案,包括基站、核心網、芯片、操作系統以及數據管理平臺。據悉愛立信、高通都在積極研發生產該類芯片,很多芯片原廠和模塊廠家也計劃于今年支持NB-IoT。
從運營商對NB-IoT響應和投入看。NB-IoT標準得到了許多主流運營商的響應,中國移動、中國聯通、中國電信、沃達豐、德國電信、阿聯酋電信、意大利電信、 AT&T等全球頂尖運營商都已圍繞NB-IoT發布了各自的發展方略,展開實驗。預計2016年全球50家主流運營商將有會一半的數量支持 NB-IoT。
從實際應用案例方面看,華為已經與多個運營商合作完成了智能抄表、智能停車系統演示和驗證。隨著標準確定,預計將有一大批測試網絡出現,而且商用網絡也會出現,2017年將進入規模部署階段。
除行業應用外,消費類行業如白色家電廠家也開始采用NB-IoT芯片進行產品開發。
NB-IoT生態正在以一種勢不可擋的態勢成形,作為應對物聯網新時代諸多挑戰的一大利器,NB-IoT將引發整個物聯網的革命性變化,成就萬物互聯的新時代,為各行各業帶來巨大機遇。
華為在 IoT 領域提供完備的解決方案,除傳統網絡設備外,還提供統一的業務管理平臺和通訊芯片,為運營商的 NB-IoT 商用部署提供最佳支撐。
華為已經與沃達豐和 u-blox 完成了預標準 NB-IoT 應用的商用測試,三方成功地將 NB-IoT 技術融入沃達豐西班牙現有的移動網絡中,從而實現遠程抄表業務。此次試點使用了華為的芯片和軟件,在運營商頻段成功實現窄帶通信。NB-IoT 使用的是 license 頻譜,確保了服務的安全、優質、抗干擾。后續的試點和規模商用已經處于規劃階段。
華為將持續投入創新,并致力于打造一個穩健、開放的 NB-IoT 生態系統,推動 NB-IoT 技術創新和商用,攜手沃達豐等戰略合作伙伴,引領公共基礎設施、農業、制造業、可穿戴設備和交通運輸等眾多垂直行業的 NB-IoT 技術的發展,共建更美好的全聯接世界。
物聯網(IoT)領域的競爭態勢將因為低功耗廣域網(low-power wide area,LPWA)的崛起而重新洗牌,而電信廠商、各家設備廠商以及芯片廠商都在摩拳擦掌準備迎戰。
相比電信市場,物聯網市場應用場景更多,使用環境與使用要求也更為復雜。同時,目前已經有多種物聯網技術應用在市場上,并占據了市場大部分份額,例如,藍牙、Thread、ZigBee,甚至是WiFi。
NB-IoT作為這一領域的新晉者確實具有別的物聯網技術無可比擬的優勢,遠距離通信,電信級保障等,但物聯網應用場景的復雜程度遠非是一種技術能夠滿足的。
電信業內人士普遍認為,NB-IoT相交傳統物聯網技術有著自身的優勢。不過,其仍舊有著自身的局限性,成本價格、功耗都可能成為NB-IoT發展的阻礙。在成本方面,NB-IoT模組成本未來有望降至5美元之內,但目前支持藍牙、Thread、ZigBee三種標準的芯片價格僅在2美元左右,僅支持其中一種標準的芯片價格不到1美元。巨大的價格差距無疑將讓企業部署NB- IoT產生顧慮。
此外,大部分物聯網場景如智能門鎖、數據監測等并不需要實時無線聯網,僅需近場通信或者通過有線方式便可完成。
來自傳統物聯網行業的觀點則認為,NB-IoT并不適合大部分的物聯網使用場景,其機遇是在車聯網等需要大網覆蓋的應用中,而不是傳統的物聯網領域。
Silicon Labs物聯網產品營銷副總裁Daniel Cooley表示,基于蜂窩網絡的物聯網技術雖然解決了聯網問題,但其在功耗、成本方面仍與物聯網技術有著不小的差距。但更為關鍵的是相較于公網市場,物聯網市場所面臨的使用場景更加復雜,客戶需求也多種多樣,一種技術很難滿足所有需求。
小結:從技術和市場的發展規律來看,任何技術概念誕生初期總是百家爭鳴,可以預見,隨著物聯網技術和產業蓬勃發展,最終只有少數標準才會大規模應用,至于NB-IoT會否在其中占主要份額甚至一統物聯網,我們拭目以待。
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