NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶蜂窩物聯網)作為3GPP R13一項重要課題,其對應的3GPP協(xié)議相關內容獲得了RAN全會批準,正式宣告了這項受無線產業(yè)廣泛支持的NB-IoT標準核心協(xié)議歷經2年多的研究終于經全部完成。
華為也在今年的世界移動大會物聯網峰會上正式面向全球發(fā)布了端到端NB-IoT解決方案,使物聯網成為運營商未來的基礎類業(yè)務之一。解決方案主要包括:Huawei LiteOS與NB-IoT芯片使能的智能化終端方案、平滑演進到NB-IoT的eNodeB基站、可支持Core in a Box或NFV切片靈活部署的IoT Packet Core、基于云化架構并具有大數據能力的IoT聯接管理平臺等,滿足了運營商IoT業(yè)務低功耗廣域覆蓋的核心需求。
據相關報道,國內三大運營商的物聯網連接用戶數總計已接近一億戶。而據中國科學院物聯網研究發(fā)展中心預計,2016年國內物聯網行業(yè)的整體收入將超過一萬億元。如今物聯網技術在行業(yè)應用的比例逐年提高,滲透生產制造、交通物流、健康醫(yī)療、消費電子、零售、汽車等應用行業(yè)。萬物互聯的時代正以極其迅速的腳步走進我們的生活。
物聯網的無線通信技術很多,主要分為兩類:一類是Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等短距離通信技術;另一類是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗廣域網),即廣域網通信技術。LPWA又可分為兩類:一類是工作于未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術;另一類是工作于授權頻譜下,3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
按照網絡傳輸速率分類,如圖。
由上圖可知,高速率業(yè)務主要使用3G、4G技術;中等速率業(yè)務主要使用GPRS技術。低速率業(yè)務目前還沒有很好的蜂窩技術來滿足,而它卻有著豐富多樣的應用場景,很多情況下只能使用GPRS技術勉力支撐。
所以基于對對蜂窩物聯網這一趨勢和需求的敏銳洞察,2013年初,華為與業(yè)內有共識的運營商、設備廠商、芯片廠商一起開展了廣泛而深入的需求和技術研討,并迅速達成了推動窄帶蜂窩物聯網產業(yè)發(fā)展的共識,NB-IoT研究正式開始。NB-IoT標準具體演變歷史是怎樣的?你接著往下看。
NB-IoT標準演變歷史
2013年初,華為與相關業(yè)內廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯網發(fā)展,并起名為LTE-M(LTE for Machine to Machine)。在LTE-M的技術方案選擇上,當時主要有兩種思路:一種是基于現有GSM演進思路;另一種是華為提出的新空口思路,當時名稱為NB-M2M。
2014年5月,由沃達豐,中國移動,Orange,Telecom Italy,華為,諾基亞等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作組立項,LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT,簡稱CIoT。
2015年4月,PCG(Project Coordination Group)會議上做了一件重要的決定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI階段要到RAN立項并完成相關協(xié)議。
2015年5月,華為和高通在共識的基礎上,共同宣布了一種融合的解決方案,即上行采用FDMA多址方式,下行采用OFDM多址方式,融合之后的方案名字叫做NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)。
2015年8月10日,在GERAN SI階段最后一次會議,愛立信聯合幾家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。
2015年9月,RAN#69次會議上經過激烈討論,各方最終達成了一致,NB-CIoT和NB-LTE兩個技術方案進行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。
2016年6月16日,NB-IoT R核心協(xié)議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結。性能規(guī)范在3GPP RAN4工作組,計劃在9月份結束。性能規(guī)范NB-IoT與eMTC同時進行,計劃同時完成。
NB-IoT解決方案的實際應用展示
下面介紹幾個NB-IoT相關應用,讓你更加深刻的了解它的含義。
(1)華為/中國聯通的NB-IoT智能停車解決方案:基于華為NB-IoT模塊推出的這套智能停車系統(tǒng)將能實現預定、轉租停車位等功能,低功耗和高穿透能力使得這個方案更具可靠性。目前該停車系統(tǒng)已經在上海迪士尼試商用。
(2)中興通訊/中國移動的智能井蓋:該方案通過全方位監(jiān)管井蓋狀態(tài),在井蓋被打開、移位等情況下,可實現及時警告。NB-IoT技術具有的低成本、廣覆蓋、低功率、大連接等特征,能有效提高智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域,消除覆蓋死角,降低建設維護成本。
(3)中國移動/愛立信/英特爾的環(huán)境檢測應用:采用了英特爾最新的NB-IoT芯片(XMM7115),可以實時監(jiān)測到環(huán)境的PM值、溫度、濕度、光感亮度等。
NB-IoT發(fā)展與挑戰(zhàn)
首先說一下NB-IoT解決方案的優(yōu)勢與價值:1,覆蓋廣且深:比GPRS覆蓋增強20dB+;2,低功耗:基于AA電池,使用壽命可超過10年;3,低成本;4,大連接:50k+用戶容量/200kHz小區(qū)。
NB-IoT技術的憑借著以上優(yōu)勢吸引了全球主流運營商和設備商的親睞,隨著標準的凍結,在今年9月份NB-IoT將會迎來商用。據相關報道,中國聯通計劃今年底明年初推進重點城市的NB-IoT的商用部署。此外,工信部也在4月召開了窄帶IoT工作推進會,欲在年底建設基于NB-IoT標準的規(guī)模外場實驗。據相關市場調查,今年年底全球將有50家主流運營商支持NB-IoT,NB-IoT未來將覆蓋物聯網聯接的1/4,到2020年M2M設備可達到70億個連接數。
NB-IoT作為一個全新標準的技術,受到來自Sigfox和LoRa技術的競爭壓力(產業(yè)鏈較為成熟,商業(yè)化應用較早)。不過Sigfox和LoRa屬于非授權頻段,不被運營商和設備商看好。盡管NB-IoT市場前景廣闊,但火熱背后也存在著價格戰(zhàn)。NB-IoT成本極低,大規(guī)模應用下成本將降至1美元,目前單個連接模塊還停留在5美元。而藍牙、Thread、ZigBee三種標準的芯片價格在2美元左右,僅支持其中一種標準的芯片價格還不到1美元,這種價格差距讓企業(yè)思考NB-IoT時不得不考慮成本優(yōu)勢問題,雖然運營商正在積極推動,最終要真正實現技術的產品化還有很長的一段路要走。