物聯(lián)網(wǎng)標準之5G時代NB-IoT發(fā)展趨勢

　　NB-IoT(窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))標準獲得國際組織3GPP通過。業(yè)內人士認為，2016年毫無疑問將作為 NB-IoT商用元年載入通信史冊。如同過去十幾年移動互聯(lián)網(wǎng)渴望4G時代的到來一樣，現(xiàn)今的物聯(lián)網(wǎng)也無比渴望著一個強有力的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基礎網(wǎng)絡，而 NB-IoT無疑是這個基礎網(wǎng)絡最佳的選擇。

　　再加上中國政府多次證實將在2020年實現(xiàn)5G商用，如今面向5G的各類技術已經(jīng)迅速升溫，不少技術方案已經(jīng)逐漸落地。在今年4月倫敦 M2M 大會上，華為展示了 NB-IoT(窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))戰(zhàn)略以及 IoT 應用和智慧城市領域的創(chuàng)新成果，并介紹了與合作伙伴為共建 NB-IoT 生態(tài)系統(tǒng)所開展的工作，包括與沃達豐在英國紐伯里共同成立沃達豐 NB-IoT 開放實驗室，旨在充分發(fā)揮 NB-IoT 的潛力，創(chuàng)造社會與經(jīng)濟效益。NB-IoT(窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))無疑是5G時代物聯(lián)網(wǎng)中的一大熱門。

　　NB-IoT最有現(xiàn)實基礎

　　一直以來物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的終端、網(wǎng)絡、芯片、操作系統(tǒng)、平臺等各方路徑不一，使得物聯(lián)網(wǎng)“碎片化”現(xiàn)象嚴重，隨著英特爾、高通、愛立信、諾基亞等巨頭加入NB-IoT陣營，巨頭聯(lián)盟或許會成為終結碎片化、統(tǒng)一物聯(lián)網(wǎng)的一個契機。

　　NB-IoT構建于蜂窩網(wǎng)絡，只消耗大約180KHz的頻段，可直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡，以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。

　　NB-IoT 技術是一種 3GPP 標準定義的 LPWA(低功耗廣域網(wǎng))解決方案，具有以下優(yōu)勢：

　　1、海量連接：每小區(qū)可達10萬連接;NB- IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，這也就意味著，在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術提供50~100倍的接入數(shù)。

　　2、超低功耗：電池壽命長達十年;

　　低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應用一項重要指標，特別對于一些不能經(jīng)常更換電池的設備和場合，如安置于高山荒野偏遠地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測設備，它們不可能像智能手機一天一充電，長達幾年的電池使用壽命是最本質的需求。在電池技術無法取得突破的前提下，只能通過降低設備功耗以延長電池供電時間。通信設備消耗的能量往往與數(shù)據(jù)量或速率相關，即單位時間內發(fā)出數(shù)據(jù)包的大小決定了功耗的大小。數(shù)據(jù)量小，設備的調制解調器和功放就可以調到非常小的水平。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、 小速率應用，因此NB-IoT設備功耗可以做到非常小，可以保障電池5年以上的使用壽命。

　　3、深度覆蓋：能實現(xiàn)比 GSM 高20db的覆蓋增益;

　　NB-IoT比LTE提升20dB增益，相當于發(fā)射功率提升了 100倍，即覆蓋能力提升了100倍，就算在地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達的地方也能覆蓋到。

　　4、安全性：繼承4G網(wǎng)絡安全能力，支持雙向鑒權以及空口嚴格加密，確保用戶數(shù)據(jù)的安全性;

　　5、穩(wěn)定可靠：能提供電信級的可靠 性接入，有效支撐 IoT 應用和智慧城市解決方案。

　　NB- IoT直接部署于GSM網(wǎng)絡、UMTS網(wǎng)絡或LTE網(wǎng)絡，即可與現(xiàn)有網(wǎng)絡基站復用以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級，但是使用單獨的180KHz頻段，不占用現(xiàn)有網(wǎng)絡的語音和數(shù)據(jù)帶寬，保證傳統(tǒng)業(yè)務和未來物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務可同時穩(wěn)定、可靠的進行。以智能抄表應用為例，與采用有線PLC抄表數(shù)據(jù)回收成功率在60%左右相比，NB-IoT可以保證數(shù)據(jù)成功回收率達99%，可靠性大大提高。

　　6、低成本

　　低速率低功耗低帶寬帶來的是低成本優(yōu)勢。速率低就不需要大緩存，所以可以緩存小、DSP配置低;低功耗，意味著RF設計要求低，小PA就能實現(xiàn);因為低帶寬，就不要復雜的均衡算法。這些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相關，尺寸越小，成本越低，模塊的成本也隨之變低。

　　由于NB-IoT具有基于現(xiàn)實網(wǎng)絡馬上部署的特點，眼下有需要的運營商可以迅速行動起來。正如業(yè)內人士所言，5G來勢之洶涌，就如同一場提前到來、轟轟烈烈的愛情，為了讓這場愛情更加甜蜜，最好的方案就是更多地基于現(xiàn)實基礎。因此，今年以來，NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)的一片火熱中拔得頭籌。

　　NB-IoT生態(tài)日漸成熟

　　隨著傳統(tǒng)電信業(yè)務利潤越來越薄，整個電信行業(yè)都在尋找新的利潤增長點，面向人和人連接的市場越來越接近飽和，而面向人和物、物和物的巨大市場則剛剛興起。

　　據(jù)GSMA預測顯示，NB-IoT在2020年將達到30億的連接;Machina亦預測，NB-IoT未來將覆蓋25%的物聯(lián)網(wǎng)連接。Gartner預測，2016年將有64億物聯(lián)網(wǎng)設備投入使用，同比增長30%，并將在2020年達到208億。與此同時，2016年物聯(lián)網(wǎng)服務方面的支出將增長22%，達到2350億美元。

　　隨著萬物互聯(lián)時代的來臨，聯(lián)網(wǎng)正成為所有行業(yè)、設備的必需。同時，云計算、大數(shù)據(jù)的普及，讓設備更加傾向于連接到互聯(lián)網(wǎng)中，這讓NB-IoT迎來了眾多發(fā)展機遇，如車聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療、物流等等。因此與運營商業(yè)務最為貼近、市場前景巨大的物聯(lián)網(wǎng)無疑成為運營商最佳的切入點。

　　2016年將是NB-IoT產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常關鍵的一年，NB-IoT要成功，必須有生態(tài)系統(tǒng)中各個產(chǎn)業(yè)平臺的支持。

　　從解決方案/芯片方面看，華為、愛立信、高通都在積極研發(fā)生產(chǎn)該類芯片，很多芯片原廠和模塊廠家也計劃于今年支持NB-IoT。

　　從運營商對NB-IoT響應和投入看，NB-IoT標準得到了許多主流運營商的響應，中國移動、中國聯(lián)通、中國電信、沃達豐、德國電信、阿聯(lián)酋電信、意大利電信、AT&T等全球頂尖運營商都已圍繞NB-IoT發(fā)布了各自的發(fā)展方略。預計2016年全球50家主流運營商將有一半的數(shù)量支持NB-IoT。

　　在國內市場，三大電信運營商都已積極行動起來。6月的MWCS 2016上，中國移動攜手愛立信和英特爾完成了全球首個基于最新蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術——NB-IoT的業(yè)務演示：中國電信董事長楊杰近日表示，2017年上半年中國電信部署基于800MHz的NB-IoT網(wǎng)絡將實現(xiàn)全網(wǎng)覆蓋;中國聯(lián)通今年計劃在超過5個城市啟動基于900MHz、1800MHz的NB-IoT外場規(guī)模組網(wǎng)試驗及業(yè)務示范，并計劃今年年底前后推進重點城市的NB-IoT商用部署。

　　除行業(yè)應用外，消費類行業(yè)如白色家電廠家也開始采用NB-IoT芯片進行產(chǎn)品開發(fā)。NB-IoT生態(tài)正在以一種勢不可當?shù)膽B(tài)勢成形，為各行各業(yè)帶來巨大機遇。

　　仍有難關需要攻克

　　電信業(yè)內人士普遍認為，NB-IoT相較于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術有著自身的優(yōu)勢。不過，其仍舊有著自身的局限性，成本價格、功耗都可能成為NB-IoT發(fā)展的阻礙。在成本方面，NB-IoT模組成本未來有望降至5美元之內，但目前支持藍牙、ZigBee等標準的芯片價格僅在2美元左右，僅支持其中一種標準的芯片價格不到1美元。巨大的價格差距無疑將讓企業(yè)部署NB-IoT產(chǎn)生顧慮。

　　沃達豐的Ibbetson認為：“如果產(chǎn)業(yè)鏈不能將單模塊成本降到兩三美元以下，實現(xiàn)大規(guī)模應用，NB-IoT市場就做不起來。我們需要從全局角度出發(fā)，以極低的成本將物聯(lián)網(wǎng)模塊嵌入設備中?！?/p>

　　華為的胡厚也認為，要想刺激NB-IoT大規(guī)模發(fā)展，通信模塊成本必須低于5美元。如果成本降到1美元以內，則會帶來爆發(fā)式增長。

　　同時，物聯(lián)網(wǎng)應用還處于試驗和示范性探索階段，規(guī)?；瘧蒙?，創(chuàng)新活力不足?，F(xiàn)階段主要是運營商，華為、愛立信等設備制造商，高通等芯片供應商為代表的供應側比較熱情，而需求側的應用主體如水電氣公共服務提供部門還沒熱起來，基于物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢和而泰正在布局未來智能生活場景。