深入了解窄带物联网(NB-IoT)

行业消息 2018-12-12 109 次浏览

NB-IoT指窄带物联网(Narrow Band-Internet of Things)技术。2017年6月16日,NB-IoT技术协议获得了全球第三代合作伙伴计划(3GPP) 无线接入网(RAN)技术规范组会议通过。从立项到协议冻结仅用时不到8个月,成为史上建立最快的3GPP标准之一。在9月完成性能标准制定和12月完成一致性测试后,NB-IoT即可进入商用阶段。

NB-IoT 技术是一种 3GPP 标准定义的 LPWA(低功耗广域网)解决方案。NB-IoT协议栈基于LTE设计,但是根据物联网的需求,去掉了一些不必要的功能,减少了协议栈处理流程的开销。因此,从协议栈的角度看,NB-IoT是新的空口协议。

长距离通信技术NB-IoT是一种革新性的技术,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。

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、中国电信、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。

从实际应用案例方面看,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。随着标准确定,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

电信业内人士普遍认为,NB-IoT相交传统物联网技术有着自身的优势。不过,其仍旧有着自身的局限性,成本价格、功耗都可能成为NB-IoT发展的阻碍。在成本方面,NB-IoT模组成本未来有望降至5美元之内,但目前支持蓝牙、Thread、ZigBee三种标准的芯片价格仅在2美元左右,仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元。巨大的价格差距无疑将让企业部署NB- IoT产生顾虑。

通常物联网设备分为三类:

①无需移动性,大数据量(上行),需较宽频段,比如城市监控摄像头。

②移动性强,需执行频繁切换,小数据量,比如车队追踪管理。

③无需移动性,小数据量,对时延不敏感,比如智能抄表。

NB-IoT正是为了应对第③种物联网设备而生。

三类设备对应三种业务需求:

高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头, 对应的业务特点要求实时的数据传输;

中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务;

低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN(Low Power Wide Area Network)市场,即低功耗广域网到目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。

也就是说目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。

NB-IoT与LoRa、SigFox的特性对比:

Following are the features of NB-IoT technology: 

• Coverage: +20dB than LTE, covers distance ofless than 22 Km

• Frequency spectrum: LTE In-band, Guard Band,Standalone

• Signal Bandwidth: 180 KHz 

• Data Rate: 200 Kbps 

• Battery life of NB-IoT device: 10 years

Following are the features of LoRa technology: 

• Coverage: less than 14 Km

• Frequency spectrum: Unlicensed Band 

• Signal Bandwidth: 125 KHz 

• Data Rate:10 Kbps 

• Battery life of NB-IoT device: 10 years

Following are the features of SigFox technology: 

• Coverage: less than 17 Km

• Frequency spectrum: Unlicensed Band 

• Signal Bandwidth: 0.1 KHz 

• Data Rate:100 bps 

• Battery life of NB-IoT device: 10 years

NB-IoT主要依赖于运营商的基础设施,进行协议对接,LoRa是一个更灵活的自主网络,在任何需要的地方,都可以进行部署。SigFox与LoRa之间最大的区别是LoRa可以部署属于自己的私有网络,而Sigfox需要支付一定运营商服务费。因此,在一些特殊行业、如石油、运输等,客户未必会愿意为此买单。

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