低功耗广域物联网的技术纷争,NB-IoT/LoRa/eMTC谁主沉浮?

2018-02-13 09:54:09 来源:EEFOCUS
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物联网,是半导体领域一个热门话题,且发展异常迅速。据去年(2017年)年底市场调研机构IC Insights的一份预测,汽车电子与物联网将是近年增速最快集成电路IC应用市场,这两类IC在2016年至2021年销售额增速将比IC市场整体增速快70%。此前,麦肯锡还预估,到2025年,物联网技术的潜在经济总量将达到11.1万亿美元。

 

图片来源:IC Insights

 

考虑到生活中的应用场景(如远程抄表、环境监测、智能停车、位置追踪等)时,我们则更需要一种覆盖广、成本低、部署简单、支持大连接的物联网,因此低功耗广域物联网(Low-Power Wide-Area Network,简称LPWAN)应运而生。并且,以这些应用场景为主导的物联网数量将占到物联网总连接数的60%。

 

 

市场之大、应用之广,这块蛋糕不可谓不诱人,这背后不仅是厂商之间的产品战斗,更是几大主流技术的江湖纷争。经过厮杀,有三大技术脱颖而出成为第一梯队,那就是NB-IoTLoRaeMTC,它们已经各自初步建立了自己的产业生态环境。

 

NB-IoT的顺势而为

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带蜂窝物联网),是专门为LPWA类物联网业务设计的全新技术,具备广覆盖、大连接、低功耗、低成本的特点,通过牺牲速率和时延性能,换取更极致的物联网承载能力。

 

从发展历史上看,这个技术名称的确定都几经波折,并且有一个有名气的国内企业也频频出镜。

 

早在2013年初,华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,并起名为LTE-M(LTE for Machine to Machine)。2014年5月,由沃达丰、中国移动、Orange、意大利电信,华为,诺基亚等公司支持的物联网超低功耗蜂窝系统项目在3GPP GERAN工作组立项,LTE-M的名字演变为Cellular IoT,简称CIoT。2015年5月,华为和高通共同宣布了NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)方案。2015年8月,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。2015年9月,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT。

 

随后在2016年NB-IoT R核心协议在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四个工作组均已冻结。

 

到了2017年11月份,有公开资料称全球已商用的NB-IoT网络达到21张,包括:VDF西班牙,德电荷兰,德电德国,挪威Telia,中国电信,中国移动,中国联通,韩国LGU+,KT,VDF荷兰,VDF爱尔兰,澳大利亚VHA,阿联酋ET,香港CMHK,新加坡M1,意大利TIM,南非Vodacom等。并表示,2018年将达到100张[1]。

 

不难看出,NB-IoT的发展一路顺风顺水,一方面得益于技术本身优势,比如:1,广覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益提高20dB,覆盖面积扩大100倍;2,它具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接;3,更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;低的模块成本[2]。

 

另一方面,政策的推动也是必不可少。

 

自2016年6月16日,NB-IoT 技术协议获得3GPP无线接入网(RAN)技术规范组会议通过以来,我国随后就出台一系列政策支持 NB-IoT 发展[3]。

 

2017年5月,工信部发布《电信网编号计划(2017年版)》,新编号中增加了物联网网号,将“140XX~144XX”明确为物联网网号。

 

2017年6月16日,工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,《通知》对2017年到2020年的NB-IoT标准、NB-IoT设备、NB-IoT芯片、NB-IoT模组、NB-IoT测试、NB-IoT应用、NB-IoT网络的发展,部署了“定量”的任务。

 

2017年6月20日,工信部发布2017年第27号公告,从三方面明确了 NB-IoT 系统频率的使用要求。1,在频率使用方面,在不影响现有业务运行的前提下,运营商可以使用已分配的 GSM 或 FDD 方式的 IMT 系统频段来部署 NB-IoT,在频率配置方式上,运营商可根据需要选择带内工作模式、保护带工作模式或者独立工作模式。2,在射频技术指标方面, 公告对NB-IoT 系统宏基站射频技术指标进行了规范,并明确了终端射频技术指标参照相关行业标准。3,在基站管理方面,明确了建设NB-IoT基站须取得无线电台执照,同时对800MHz、900MHz、1800MHz和2100MHz频段NB-IoT系统基站的设置提出了具体的要求。

 

2017年8月7日,工信部批准同意了部分单位提出的电信网码号资源有关申请,对2017年第10批《中华人民共和国电信网码号资源使用证书》颁发结果进行公示,其中就包括了物联网号段分配。

 

再从运营商部署进度和产业生态上看,三大运营商在NB-IoT的部署上也呈现加速模式。中国电信2017年6月底率先完成基于800MHz的 NB-IoT 网络部署,全网31万基站实现同步升级,建成了全球最大的NB-IoT网络。中国联通2017年5月15日在上海宣布建成 NB-IoT 试商用网络,积极布局基于 NB-IoT 技术的物联网创新业务。中国移动在 2017 年半年报中表示,将在全国 346 个城市启动移动物联网建设,并于8月初发布2017-2018年蜂窝物联网(主要为 NB-IoT 和 eMTC)工程无线和核心网设备设计与可行性研究集采公告,预估工程费高达395亿元;同时发布对移动物联网设备开展了预估总量为111万副的天线集采,预计年内将实现全国范围内商用[4]。

 

当然,NB-IoT的发展更离不开芯片和模组等产业链上游厂商的发力。业内一些“网红”产品,大家一定很熟悉,如:华为的Boudica120、Boudica150;高通的MDM9206;联发科的MT2625。与非网记者此次专题采访的企业也有自己产品的部署,QORVO的RF351x 系列产品;ST基于Nucleo板的NB-IoT扩展板。除此之外,锐迪科、英特尔、中兴微电子等公司也有自己的芯片规划。

 

但不容忽视的问题是从芯片到模组再到大规模商用 NB-IoT 还没有成熟,三大运营商的资费怎么收取也都在探讨阶段,业界仍然不能就合适的商业模式形成共识。

 
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作者简介
张亚
张亚

与非网编辑,网名亚亚君,光电与半导体材料专业出身,喜欢音乐和看书。只愿与你相识在文字中。

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