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引领物联网变革的系统标准:NB-IoT

2016-03-10 12:34:29

引言: 3GPP计划在今年6月冻结并发布基于蜂窝网络的窄带物联网技术标准NB-IoT,2016年将是NB-IoT产业发展非常关键的一年。NB-IoT获得生态系统中各个产业平台的支持,有望引发物联网革命。

NB-IoT将给物联网带来革命性变化

长距离通信技术NB-IoT是一种革新性的技术。它是由华为主导,由3GPP定义的基于蜂窝网络的窄带物联网技术。它支持海量连接、有深度覆盖能力、功耗低,这些与生俱来的优势让它非常适合于传感、计量、监控等物联网应用,适用于智能抄表、智能停车、车辆跟踪、物流监控、智慧农林牧渔业以及智能穿戴、智慧家庭、智慧社区等等领域。这些领域对广覆盖、低功耗、低成本的需求非常明确,目前广泛商用的2G/3G/4G及其他无线技术都无法满足这些挑战。

许多人拿它与Wi-Fi、蓝牙、Zigbee等无线技术相提并论,不过Wi-Fi、蓝牙、Zigbee面向短距离互联应用,而NB-IoT是长距离广域的通信技术,两者之间不在一个层级上,没有可比性。物联网的世界不可能一个标准打天下,短距离与长距离多种通信技术共存是最合理和最能解决问题的手段,而NB-IoT正是长距离物联技术之中的佼佼者。

NB-IoT优势一:海量连接

NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升,这也就意味着,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。举个简单的例子,某小区网络由一个基站覆盖,使用原有无线网络只能支持每个家庭中5个终端接入,可能4个手机、1个平板电脑就占满了,那么以后各种智能家电以及许许多多传感设备需要联网时就难以接入了。而NB-IoT至少提供50倍接入数量即250个终端接入,足以满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

优势二:深度覆盖

NB-IoT比LTE提升20dB增益,相当于发射功率提升了100倍,即覆盖能力提升了100倍,就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。利用这一优势,国外某大型运营商的NB-IoT实验局正在开展地下车库指示的项目。传统地下车库内导航定位系统网络构建需要WiFi、蓝牙等局域无线技术的支持,这个导航指示网络也只限于本停车场使用。如果使用深度覆盖的NB-IoT网络,只需外挂定位模块即可,而且可以构建跨区域的停车指示和导航。

优势三:超低功耗

低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合,如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备,它们不可能像智能手机一天一充电,长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。在电池技术无法取得突破的前提下只能通过降低设备功耗以延长电池供电时间。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关,即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小,设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,可以保障电池5年以上的使用寿命。

优势四:低成本

低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存,所以可以缓存小、DSP配置低;低功耗,意味着RF设计要求低,小PA就能实现;因为低带宽,就不要复杂的均衡算法……这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关,尺寸越小,成本越低,模块的成本也随之变低。

NB-IoT将给物联网带来革命性变化

图:各类无线模块成本对比

优势五:稳定可靠

NB-IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级,但是使用单独的180KHz频段,不占用现有网络的语音和数据带宽,保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例,与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比,NB-IoT可以保证数据成功回收率达99%,可靠性大大提高。

NB-IoT生态系统势不可挡,引发物联网革命性变化

NB-IoT标准将在今年6月的3GPP R13完成,毫无疑问2016年将是NB-IoT产业发展非常关键的一年。NB-IoT要成功,必须有生态系统中各个产业平台的支持。

从解决方案/芯片方面看。对华为来说,NB-IoT是该公司的一个大战略,所有部门都积极参与其中。作为主导者华为提供端到端的解决方案,包括基站、核心网、芯片、操作系统以及数据管理平台。据悉爱立信、高通都在积极研发生产该类芯片,很多芯片原厂和模块厂家也计划于今年支持NB-IoT。

从运营商对NB-IoT响应和投入看。NB-IoT标准得到了许多主流运营商的响应,中国移动、中国联通、沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信、AT&T等全球顶尖运营商都已围绕NB-IoT发布了各自的发展方略,展开实验局。预计2016年全球50家主流运营商将有会一半的数量支持NB-IoT。

从实际应用案例方面看,除了上述提及的地下车库指示案例,华为已经与多个运营商合作完成了智能抄表、智能停车系统演示和验证。随着今年6月份标准确定发布,预计将有一大批测试网络出现,而且商用网络也会出现,2017年将进入规模部署阶段。

除行业应用外,据悉消费类行业如白色家电厂家也开始采用NB-IoT芯片进行产品开发。

可以预见,NB-IoT生态正在以一种势不可挡的态势成形。作为应对物联网新时代诸多挑战的一大利器,NB-IoT将引发整个物联网的革命性变化,成就万物互联的新时代,为各行各业带来巨大机遇。

 

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