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Why is NB-IOT?

一文看懂NB-IoT所有貓膩:華為如此青睞的原因?
上月16號, 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協議相關內容獲得了RAN全會批准,正式宣告了這項受無線產業廣泛支持的NB-IoT標準核心協議歷經2年多的研究 終於經全部完成。

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務之一。解決方案主要包 括:Huawei LiteOS與NB-IoT晶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、基於雲化架構並具有大數據能力的IoT聯接管理平台等,滿足了運營商IoT業務低功耗廣域覆蓋的核心需求。

正文——背景
據相關報導,截至2015年底,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展中心預計,2016年國內物聯網 行業的整體收入將超過一萬億元。如今物聯網技術在行業應用的比例逐年提高,滲透生產製造、交通物流、健康醫療、消費電子、零售、汽車等應用行業。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:一類是工作於未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術;另一類是工作於授權 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,高速率業務主要使用3G、4G技術;中等速率業務主要使用GPRS技術。低速率業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。

所以基於對對蜂窩物聯網這一趨勢和需求的敏銳洞察,2013年初,華為與業內有共識的運營商、設備廠商、晶片廠商一起開展了廣泛而深入的需求和技術 研討,並迅速達成了推動窄帶蜂窩物聯網產業發展的共識,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,華為與相關業內廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯網發展,並起名為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:一種是基於現有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的名字演變為Cellular 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之後,WI階段要到RAN立項並完成相關協議。

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,即上行採用FDMA多址方式,下行採用OFDM多址方式,融合之後的方案名字叫做NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)。
2015年8月10日,在GERAN SI階段最後一次會議,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核心協議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結。性能規範在3GPP RAN4工作組,計劃在9月份結束。性能規範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:基於華為NB-IoT模塊推出的這套智能停車系統將能實現預定、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管井蓋狀態,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、大連接等特徵,能有效提高智能井蓋監控系統的覆蓋區域,消除覆蓋死角,降低建設維護成本。

(3)中國移動/愛立信/英特爾的環境檢測應用:採用了英特爾最新的NB-IoT晶片(XMM7115),可以實時監測到環境的PM值、溫度、濕度、光感亮度等。

NB-IoT發展與挑戰

首先說一下NB-IoT解決方案的優勢與價值:1,覆蓋廣且深:比GPRS覆蓋增強20dB+;2,低功耗:基於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。
NB-IoT技術的憑藉著以上優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。據相關報導,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,欲在年底建設基於NB-IoT標準的規模 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(產業鏈較為成熟,商業化應用較早)。不過Sigfox和 LoRa屬於非授權頻段,不被運營商和設備商看好。儘管NB-IoT市場前景廣闊,但火熱背後也存在著價格戰。NB-IoT成本極低,大規模應用下成本將 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三種標準的晶片價格在2美元左右,僅支持其中一種標準的晶片價格還不到 1美元,這種價格差距讓企業思考NB-IoT時不得不考慮成本優勢問題,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。