日前,3GPP RAN全會(huì)第72次會(huì)議在韓國釜山順利結(jié)束,。NB-IoT (Narrow Band Internet of Things,,窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))作為3GPPR13一項(xiàng)重要課題, 其對應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會(huì)批準(zhǔn),,正式宣告了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的核心協(xié)議即將凍結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)化工作的成功完成也標(biāo)志著NB-IoT即將進(jìn)入規(guī)模商用階段,。
NB-IoT:搶灘低速率物聯(lián)網(wǎng)市場
近年來,,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中的比例逐年提高。以沃達(dá)豐為例,,盡管業(yè)務(wù)比例在總收入中仍然很小,,不足1%,但成長迅速,,沃達(dá)豐的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)收入從2011年的1.25億英鎊快速增長至2015年的3.72億英鎊,,增速驚人。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)測,,2016年全球?qū)?huì)使用64億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備,,屆時(shí)每天將有550萬個(gè)設(shè)備連網(wǎng),,在2016年與消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)硬件及應(yīng)用相關(guān)的市場規(guī)模應(yīng)可達(dá)到5460億美元, 而企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的支出則會(huì)高達(dá)8680億美元,。
“萬物互聯(lián)”實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一在于數(shù)據(jù)的傳輸,,不同的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對數(shù)據(jù)傳輸能力和實(shí)時(shí)性都有著不同要求,根據(jù)傳輸速率的不同,,可將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行高,、中、低速的區(qū)分:
高速率業(yè)務(wù):主要使用3G,、4G技術(shù),,例如車載物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和監(jiān)控?cái)z像頭,對應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)要求實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸;
中等速率業(yè)務(wù):主要使用GPRS技術(shù),,例如居民小區(qū)或超市的儲(chǔ)物柜,,使用頻率高但并非實(shí)時(shí)使用,對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求遠(yuǎn)不及高速率業(yè)務(wù);
低速率業(yè)務(wù):業(yè)界將低速率業(yè)務(wù)市場歸納為LPWAN(Low Power Wide Area Network)市場,,即低功耗廣域網(wǎng)到目前還沒有對應(yīng)的蜂窩技術(shù),,多數(shù)情況下通過GPRS技術(shù)勉強(qiáng)支撐,從而帶來了成本高,、影響低速率業(yè)務(wù)普及度低的問題,。
物聯(lián)網(wǎng)中的低速率業(yè)務(wù)(LPWAN)正是NB-IoT起源的土壤,NB-IoT的出現(xiàn)對LPWAN領(lǐng)域影響重大,,使得該方案具備了通信層技術(shù)基礎(chǔ),,有效節(jié)約了成本,促進(jìn)了該領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加速滲透,。
在近幾年中,,為了應(yīng)對物聯(lián)網(wǎng)的需求,運(yùn)營商向各行業(yè)提供M2M業(yè)務(wù),。此前,,這些M2M業(yè)務(wù)大多采用GPRS的方式,但其中不少終端也具有低數(shù)據(jù)速率要求,。當(dāng)LPWAN技術(shù)開始商用時(shí),GPRS在成本,、功耗,、覆蓋等方面的不足暴露出來,不少應(yīng)用場景更適合采用LPWAN方式,。
根據(jù)中國移動(dòng)的數(shù)據(jù),,截止2015年底其M2M接入終端數(shù)量已超過6000萬, 而到2016年底這一數(shù)字可能超過1億,,這是一個(gè)龐大的終端群體,。隨著2G 網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)提上議事日程,,未來這一存量群體中窄帶終端向NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的遷移的策略也提上議事日程。
NB-IoT優(yōu)勢顯著,,解決“長尾”智能終端的通信層問題
NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的有很多明顯優(yōu)勢:
覆蓋更廣:在相同頻段,,NB-IoT比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增益20dB,覆蓋面積擴(kuò)大100 倍,,明顯優(yōu)于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)技術(shù)及藍(lán)牙,、Wi-Fi等短距離傳輸技術(shù);
可支持海量連接:NB-IoT的一個(gè)扇區(qū)能夠支持多達(dá)10萬個(gè)連接。以目前全球現(xiàn)存的約500萬個(gè)基站為基礎(chǔ),,如果全部部署NB-IOT,,每個(gè)基站3個(gè)扇區(qū), 則可接入的終端將高達(dá)4500億個(gè);
功耗低:NB-IoT功耗僅為2G的1/10,,終端模塊待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年;
支持大數(shù)據(jù):NB-IoT智能傳感器終端所采集的數(shù)據(jù)可以直接上傳云端,,相比于藍(lán)牙、Wi-Fi優(yōu)勢明顯,。
物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從終端角度來看,,呈現(xiàn)出明顯的多樣化特征。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備既包括高頻的實(shí)施視頻監(jiān)控,,以及中頻的POS機(jī),,也包含大量的頻次使用極低的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。但與巨量低速率業(yè)務(wù)需求不匹配的是到目前還沒有對應(yīng)的蜂窩技術(shù),,多數(shù)情況下通過GPRS技術(shù)勉強(qiáng)支撐,,從而帶來了成本高、影響低速率業(yè)務(wù)普及度低的問題,,從而形成了巨大的“長尾”市場空間,。
而NB-IoT的出現(xiàn)和未來的逐漸商用,彌補(bǔ)了物聯(lián)網(wǎng)通信層的短板,,為大量“長尾”物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備創(chuàng)造了低成本的統(tǒng)一通信層,。如同在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中,人們在智能手機(jī)和平板電腦上創(chuàng)造了豐富的應(yīng)用,,以響應(yīng)各種形式的“長尾”需求,,基于NB-IoT 的物聯(lián)網(wǎng),將催生比移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更為豐富的“長尾”應(yīng)用,。
由于應(yīng)用背景的限制,,NB-IoT技術(shù)一般不會(huì)應(yīng)用在4K電視、智能手機(jī),、車載娛樂等高耗流的物聯(lián)網(wǎng)終端;也一般不會(huì)用在ADAS,、虛擬現(xiàn)實(shí)等高實(shí)時(shí)性終端。NB-IoT將在低耗能、低信息量,、巨量化傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用,,領(lǐng)域包括:
1.以水電氣的智能抄表業(yè)務(wù)為代表的智能家居業(yè)務(wù);
2.以郵筒、垃圾箱,、路燈,、下水道、停車位管理為代表的智慧城市業(yè)務(wù);
3.以快遞,、寵物,、畜牧業(yè)、兒童老人跟蹤為代表的智能追蹤業(yè)務(wù);
4.以可穿戴健康設(shè)備為代表的智能醫(yī)療業(yè)務(wù);
5.其他工業(yè)領(lǐng)域小規(guī)模,、長時(shí)間數(shù)據(jù)收集案例或周期性控制應(yīng)用,。
NB-IoT商用后,不僅能夠解決抄表,、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴},,更刺激了海量低頻設(shè)備入網(wǎng),如建筑中的滅火器,、科學(xué)研究中使用的各種監(jiān)測器,,此類設(shè)備在生活中出現(xiàn)的頻次很低,但匯集起來總數(shù)卻很可觀,。所以,,當(dāng)NB-IoT部署后,能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的終端種類將極大豐富,,類型多樣,、小量級的終端設(shè)備將會(huì)大量入網(wǎng),促成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形成較之移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有過之而無不及的更長的“尾部”形態(tài)特點(diǎn),。
NB-IoT使用授權(quán)頻譜,,領(lǐng)先LoRa等競爭技術(shù)
作為通信行業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)化組織,3GPP 2016年對于長距離,、低速率,、低功耗、多終端傳輸技術(shù)和終端標(biāo)準(zhǔn)化也已布局,。3GPP針對不同業(yè)務(wù),,將終端分成不同類別,其中物聯(lián)網(wǎng)終端有Cat-1,、Cat-0,、Cat-M1和Cat-NB1等類別。Cat-1定位性能弱于3G傳輸?shù)慕K端設(shè)備,,實(shí)現(xiàn)10Mbps的下行速率。其性能相對于后來的NB-IoT協(xié)議終端仍然較高,占用資源也較多,,未來預(yù)計(jì)會(huì)成為各種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的補(bǔ)充方案,。在Rel-12中,3GPP又提出了針對Cat-0終端的新協(xié)議,,將信息傳遞速率進(jìn)一步降低,,減少了芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。最近,,3GPP基于LTE演進(jìn),、GSM演進(jìn)和Clean Slate方案,分別提出了LTE-M,、EC-GSM和NB-IoT技術(shù),,并在LTE Rel-13版本進(jìn)行支持。
和NB-IoT一樣,,Ingenu,、LoRa和Sigfox都是面向低速率、低功耗無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的通信技術(shù),。然而Ingenu,、LoRa和Sigfox在工作中使用未授權(quán)的頻譜,這造成了利用這些技術(shù)通信的節(jié)點(diǎn)易受到干擾,,存在不穩(wěn)定情況,。因此,競爭對手技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商級的廣域網(wǎng)絡(luò)部署運(yùn)營,,更適合企業(yè)自身局域網(wǎng)絡(luò)的搭建,。
總體看,NB-IoT從覆蓋能力,、節(jié)能性,、安全性、標(biāo)準(zhǔn)性,、QoS,、建網(wǎng)方便程度、生態(tài)系統(tǒng)和應(yīng)用范圍綜合考慮全面超越其他技術(shù),,成為最適合長距離,、低速率、低功耗,、多終端物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的通信技術(shù),。
NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)快速確立,我國企業(yè)貢獻(xiàn)突出
NB-IoT技術(shù)協(xié)議于6月16日獲得了3GPP 無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會(huì)議通過,。從立項(xiàng)到協(xié)議凍結(jié)僅僅用時(shí)不到8個(gè)月,,成為史上建立最快的3GPP標(biāo)準(zhǔn)之一。在9月完成性能標(biāo)準(zhǔn)制定和12月完成一致性測試后,NB-IoT即可進(jìn)入商用階段,。高效率體現(xiàn)出該技術(shù)落地的迫切和各個(gè)公司在其中的努力,。
NB-IoT的發(fā)展是華為、沃達(dá)豐和高通等共同提出的NB Clot技術(shù)和愛立信提出的NB LTE技術(shù)的結(jié)合,。我國華為和中興公司在全過程中都有較多貢獻(xiàn),,推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展,引領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)進(jìn)步,。
NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)制定過程中,,3GPP各家參與公司均貢獻(xiàn)了大量的提案,從標(biāo)準(zhǔn)制定最初GERAN的SI階段開始,,各公司共計(jì)提交了3205項(xiàng)提案,,最終通過了447項(xiàng), 其中華為貢獻(xiàn)提案1008項(xiàng),,184項(xiàng)獲得通過,,占通過提案總數(shù)的41%,位居各家參與公司之首,,從而成為了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的主要推動(dòng)者,。華為在NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)制定的各個(gè)階段的突出貢獻(xiàn),一方面奠定了中國企業(yè)在NB-IoT領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)地位,,另一方面極大刺激了中國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展,。
中興通訊作為技術(shù)推進(jìn)者之一,在NB-IoT技術(shù)中擁有核心競爭力,。公司已著手和中國移動(dòng)聯(lián)合演示,,采用基于NFV功能的虛擬核心網(wǎng),無線網(wǎng)絡(luò)利用成熟商用的4G基站設(shè)備,,實(shí)現(xiàn)NB-IoT基本功能和業(yè)務(wù)流程及多個(gè)關(guān)鍵特性,。演示在成熟的現(xiàn)網(wǎng)商用基站上和虛擬化核心網(wǎng)進(jìn)行,意味著中興通訊已擁有幫助運(yùn)營商快速完成NB-IoT商用部署的能力,。
據(jù)新聞報(bào)道,,目前中興通訊正按工信部的要求準(zhǔn)備850M、900M和1800MHz等多種頻段基站,,今年10月份前后,,中興通訊將會(huì)有基于標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT的外場業(yè)務(wù)演示,到年底有規(guī)模外場實(shí)驗(yàn),。
2015年11月,,華為聯(lián)合主流電信運(yùn)營商、設(shè)備廠商,、芯片廠商和相關(guān)國際組織,, 在華為香港MBB論壇期間舉辦的NB-IoT論壇籌備會(huì)上,,正式宣布成立了GSMA NB-IoT Forum產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。該產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聚集了21家運(yùn)營商,、3家主流設(shè)備廠商,、7家芯片模組廠商,,旨在加速窄帶物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展,,其中7家運(yùn)營商成員隨即宣布將同華為展開深入合作,在全球范圍內(nèi)成立6個(gè)NB-IoT實(shí)驗(yàn)室,。
作為技術(shù)的推進(jìn)者,,以華為為代表的科技公司已與全球多家運(yùn)營商在全球范圍進(jìn)行了基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)方案的實(shí)踐。全球移動(dòng)運(yùn)營商聯(lián)盟近日預(yù)計(jì),,到2017年年末,,全球?qū)?huì)有20個(gè)NB-IoT運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)上線;24家運(yùn)營商已經(jīng)決定支持NB-IoT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。
圖表3:華為NB-IoT解決方案和各類實(shí)踐應(yīng)用
伴隨華為在NB-IoT領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)角色的凸顯,,國內(nèi)電信運(yùn)營商的技術(shù)升級也將迅速展開,。三大運(yùn)營商都已明確將NB-IoT的部署列入其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和戰(zhàn)略方向中,近期依靠窄帶互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的海量連接,,中期通過光纖技術(shù)降低時(shí)延,,遠(yuǎn)期通過5G技術(shù)解決未來高耗流應(yīng)用問題,形成三層次的立體網(wǎng)絡(luò),。而窄帶互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最適合方式,。
2016年第三季度,中國三大電信運(yùn)營商移動(dòng),、電信和聯(lián)通預(yù)計(jì)會(huì)大范圍進(jìn)行基站升級支持NB-IoT標(biāo)準(zhǔn),。根據(jù)公開資料,至2016底,,中國移動(dòng)會(huì)在4個(gè)城市,、中國聯(lián)通將會(huì)在6個(gè)城市分別試點(diǎn)NB-IoT的商用。
芯片廠商卡位NB-IoT 新機(jī)遇,,分享物聯(lián)網(wǎng)市場盛宴
芯片是物聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備,,在物聯(lián)網(wǎng)的各類型應(yīng)用中居于核心地位。物聯(lián)網(wǎng)芯片主要包括:MCU,、FPGA,、Memory、Sensor,、連接芯片等,。隨著NB-IoT的商業(yè)化,物聯(lián)網(wǎng)有望得到快速發(fā)展,,相伴而來物聯(lián)網(wǎng)芯片市場將會(huì)徹底打開,。根據(jù)分析機(jī)構(gòu)Markets and Markets預(yù)測,,2016-2022年全球物聯(lián)網(wǎng)芯片市場復(fù)合成長率將高達(dá)11.5%,2022全球物聯(lián)網(wǎng)芯片市場規(guī)?;?qū)⒊?00億美元,。
各大主流芯片廠商也都紛紛推出NB-IoT布局計(jì)劃:華為已推出樣機(jī)芯片并在外場驗(yàn)證,將于2016年下半年進(jìn)入商用;高通已規(guī)劃芯片MDM9206,,預(yù)計(jì)將于2017 年上半年投入商用;英特爾宣布支持NB-IoT,、MTK也表示將會(huì)跟隨3GPP標(biāo)準(zhǔn),并都規(guī)劃了對應(yīng)芯片產(chǎn)品,。隨著NB-IoT商業(yè)化進(jìn)程不斷臨近,,將有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。還將涌現(xiàn)如大唐電信,、東軟載波,、北京君正等一批中國芯片廠商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展中發(fā)光發(fā)熱。