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[资讯动态] 一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景 [复制链接]

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  三级通信军士

注册时间:
2016-7-12
发表于 2019-8-5 08:25:48 |显示全部楼层
如今,“万物互联”的时代帷幕已被物联网悄然拉开。

  “万物互联”时代,首先要解决“物”与“网”的连接问题,所以“连接技术”决定了物联网发展的走向。为满足物联网设备的连接需求,LPWAN(Low Power Wide Area Network,低功耗广域网)应运而生。LPWAN 专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。

  物联网连接技术的世界从来没有霸主一统江湖。

  以LoRa为代表的非授权频段物联网和以NB-IoT为代表的授权频段物联网,各自攻城略地。

  笔者在上一篇文章《物联网中的LoRa,到底是个什么鬼?》中对LoRa技术进行了介绍,本篇文章就来了解一下NB-IoT的相关情况。

  NB-IoT知多少?

  NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)技术,是一种低功耗广域(LPWA)网络技术标准,基于蜂窝技术,用于连接使用无线蜂窝网络的各种智能传感器和设备,聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。

  NB-IoT技术可以理解为是LTE技术的“简化版”,NB-IoT网络是基于现有LTE网络进行改造得来的。

  LTE网络为“人”服务,为手机服务,为消费互联网服务;而NB-IoT网络为“物”服务,为物联网终端服务,为产业互联网(物联网)服务。

  NB-IoT使用License频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,与现有网络共存,以降低部署成本、实现平滑升级。

  NB-IoT的特点

  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。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,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

  低成本

  NB-IoT是基于LTE网络的技术,所以在现网LTE网络的基础上进行改造,就可以很快组网,很快扩大覆盖。目前各大运营商仍在大力推动LTE网络建设,也有利于NB-IoT的覆盖改善。

  强连接

  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。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。在一个不太大的空间,放置更多设备而互相又不会有干扰,NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

  广覆盖

  NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

  NB-IoT发展历程和现状

  在过去这几年,NB-IoT是当之无愧的行业网红,备受追捧。三大运营商拼命推动它的商用落地,政府出台了各项文件政策给它铺路,设备商们更是不遗余力地进行宣传造势。

  来回顾一下NB-IoT的发展历程:2013年,业内相关厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,起名为LTE-M;2014年由沃达丰、中国移动、Orange、意大利电信、华为、诺基亚等公司支持的LTE-M在3GPP GERAN工作组立项,被重新命名为Cellular IoT;2015年,华为和高通共同宣布了NB-CIoT方案;同年8月,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE概念;2015年9月,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合,NB-IoT正式诞生。

  NB-IoT从2015年9月3GPP在RAN全会达成一致以后,得到全球大多数的运营商、通讯设备厂商、芯片厂商、终端厂商的支持和响应,这标志着世界范围的物联网通信标准已经产生,并将为整个产业链带来巨大商机。

  业内人士认为,2016年是NB-IoT商用元年。如同过去十几年移动互联网渴望4G时代的到来一样,如今的物联网也无比渴望着一个深度覆盖强大的NB-IoT蜂窝物联网基础网。事实上,2016年6月才首次完成标准化工作的NB-IoT到现在仅仅三年多的时间,飞速发展的NB-IoT就走完了2G窄带物联网用了很多年才走完的路。

  政策方面,在2017年6月,工信部发布了《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,通知要求:一是加强NB-IoT标准与技术研究,打造完整产业体系;二是推广NB-IoT在细分领域的应用,逐步形成规模应用体系;三是优化NB-IoT应用政策环境,创造良好可持续发展条件。

  为了配合产业转型升级,引爆新的经济增长点,运营商以NB-IoT物联网为突破口,开启一次次大规模的NB-IoT模块招标来加速NB-IoT应用和产业发展。然而,此举催生了一场模块厂商在价格方面的激烈竞争,短短几年间,模块价格从70元人民币下降到20元,NB-IoT芯片价格从5美金杀到2个美金以下,市场情形惨烈。

  从市场数据来看,2017年华为海思推出Boudica120国内第一颗NB-IoT芯片至今,累积出货2000万颗,而其他国内NB-IoT芯片厂家总出货量不超过1000万颗。

  从发展现状来看,截至今年5月底,全球已有84张NB-IoT网络商用(GSMA),全球模组种类已超过100种,成为全球应用最广的物联网技术之一。国内NB-IoT用户数已经达到3000万。同时,国内的消费级物联网硬件销售额预计在2022年超过3000亿美元,年复合增长率超过20%。

  NB-IoT市场仍然格局未定,产业链上下游厂商都想抓住这个市场机会,分得NB-IoT市场一杯羹。

  NB-IoT的挑战和前景

  据GSMA最新发布数据,2018年全球蜂窝物联网连接数大部分来自现有的2G/3G/4G,物联网连接总数达7.6亿个,NB-IoT物联网连接数不到10%。

  可以看到,NB-IoT目前的市场份额相对较少,究其原因,大概如下:

  功耗问题

  NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前的物联网产品上,大家普遍还是用2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好一点,但在中等频率和高频率实时使用中并没有绝对优势,两者功耗没有明显差别,NB-IoT深度待机(PSM模式)的功耗和2G掉电模式差不多。以目前NB-IoT模块的功耗,电池待机时间根本无法支持长达10年,因此很多新的应用也起不来;

  网络覆盖问题

  另一方面,NB-IoT网络相对2G/3G/4G网络,覆盖面和覆盖质量还是非常有限,目前还存在问题,这也导致了用户缺乏对它的信心;

  商用盈利问题

  即使运营商开启高频服务功能,每年NB-IoT资费可以提升到35-40元,虽然提升了物联网业务的ARPU值(每用户平均收入),但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。相比三大运营商的年营收体量,NB-IoT资费收益依然不值一提;

  信息安全风险

  物联网会让我们的生活变得便利和美好,但信息安全是提前。NB-IoT的发展让应用更加智能化的同时,也带来了信息安全风险,必须重视物联网中应用层到各端点的安全体系建立。NB-IoT信息安全体系的建立,需要整个生态系统中的所有参与者从网络设备、终端数据采集模块、数据传输和系统方案来一起解决和建立。NB-IoT信息安全体系的建立也需要时间和过程。

  推广问题

  在非技术层面,作为NB-IoT在行业落地的主要推动者,运营商在政企用户市场经营和方案落地推广上的表现都不尽人意。 另外,NB-IoT产业链相关部门,在推动NB-IoT技术落地时,心态过于浮躁,看重形式主义,也是原因所在。

  总之,性能指标夸大、网络覆盖不佳、商业模式存在问题、心态浮躁等,是NB-IoT市场扩展受阻的主要原因。

  为了进一步推动NB-IoT的发展进程,国内运营商都在大力部署NB-IoT基站,2019年,我国预计将建成90万个NB-IoT基站、到2020年将建成超过150万个NB-IoT基站、到2025年NB-IoT基站规模将达到300万。

  目前,中国移动在全国已经建成NB-IoT基站超过20万,覆盖346个城市。根据中国移动预测,2019年底,中国运营商蜂窝物联网连接超过11亿,其中,中国移动蜂窝连接超过7.8亿。据悉,2018年中国移动物联网终端补贴成本投入20亿元,其中,10亿是专门给NB-IoT,最高补贴率可以到达80%,还推出了20元和40元两档NB-IoT套餐,希望满足不同的行业客户对网络的需求。

  中国电信早在2018年就已建成了全球最大的NB-IoT网络,建成NB-IoT基站超过40余万个,实现城乡全覆盖,承载1亿物联网连接。在资费方面,中国电信2018年6月20日发布了NB-IoT业务套餐,该资费套餐是按照“连接次数”计费,套餐内规定一定的连接数,超出套餐外的连接次数部分另行收费。

  中国联通在去年中旬就宣布已经完成了30万个NB-IoT基站升级工作,已经在全国数十个城市开通NB-IoT试商用,全国已经有300多个城市具备快速接入物联网的能力。

  此外,国外众多运营商也纷纷支持NB-IoT,Vodafone、德国电信、软银等几十家运营商均已经部署了NB-IoT商用网络,美国T-Mobile也已经宣布商用了NB-IoT,全球运营商的创新先锋AT&T和Verizon,也积极进行NB-IoT的商用试点。

  多维度下的NB-IoT

  网络规模方面:数据显示,NB-IoT全球商用网络数已超90张,用户数实现三年三级跳:从2017年的300万到2018年的3000万,今年上半年已超过5000万用户,在智能水表、智能气表、电动车跟踪、智能烟感等行业应用预计将在一两年内出现千万级连接,并且有望将很快达到十亿级别规模。在国内,三大运营商对于NB-IoT的热情持续高涨,如在基站建设方面,业界预计2019年我国将建成90万个NB-IoT基站;

  凭借广覆盖、低功耗、低成本、大连接等特点,NB-IoT已经成为蜂窝物联网领域的主流技术。根据市场研究机构Counterpoint IoT的最新研究数据显示,全球物联网蜂窝连接数将在2025年突破50亿大关,其中NB-IoT的贡献比将接近一半。

  产业链规模方面:伴随NB-IoT海量连接需求的出现,对于NB-IoT模组以及NB-IoT芯片都带来了强烈需求。例如芯片侧,NB-IoT等物联网SoC(即将MCU和调制解调器/基带实现集成)正在推动掀起下一波物联网浪潮,包括海思、高通、联发科、移芯等在内的芯片企业都在角逐NB-IoT SoC芯片市场,目前已有十几家NB-IoT芯片厂家,上百个型号的模组,1500多个产业伙伴,以及公共事业、医疗健康、智慧城市、消费者、农业环境、物流仓储、智能楼宇、制造行业等十余个行业标准逐渐落地,NB-IoT已经完全具备替代2G/3G窄带物联网技术的能力;

  模组价格方面:NB-IoT价格已经逼近2G模组,随着芯片出货量的增加以及生态的成熟,NB-IoT模组售价有望继续降低;

  标准方面:早在3GPP R13协议中,NB-IoT核心标准就已冻结;R15协议更是支持NR与NB-IoT的共存部署方案,从而确保了5G部署后存量的NB-IoT终端业务不受影响;在R16协议中,NB-IoT仍然将是LPWA的主要应用技术,更是明确支持NB-IoT接入5G新核心网,确保NB-IoT在5G时代技术发展的连续性;在即将于2019年年底启动立项的R17协议中,爱立信、高通等公司明确提出R17 LPWA基于NB-IoT继续演进。

  NB-IoT模块厂商

  从NB-IoT技术诞生可以看出,NB-IoT技术一直被行业大佬所支持,目前国内NB-IoT模块厂商都有哪些?

  NB-IoT芯片厂商:

  国内:华为海思、紫光展锐、联发科、中兴微电子、上海移芯、创新维度、芯翼信息、松果电子、智联安、ASR、汇顶科技等;

  国外:高通、三星、Altair、思宽、Nordic、GCT、Riot Micro、CEVA等。

  NB-IoT射频前端芯片厂商:

  国内:紫光展锐、汉天下、慧智微、飞骧科技、三伍微等;

  国外:Skyworks,Qorvo。

  结语

  今年随着5G牌照的发放,正式进入5G元年,5G具有Gbps以上超高带宽、毫秒级超低时延、以及高可靠等优势,除了商用初期应用于eMBB增强型移动宽带以外,充分利用5G蜂窝网络,还将带动超宽带、低时延物联网的发展,助推行业数字化转型。

  那么在大带宽的5G时代,NB-IoT下一步的演进将何去何从?

  事实上,对于NB-IoT的未来走向,3GPP早已指明了方向:NB-IoT将继续服务于5GLPWA用例,我国向国际电信联盟提交的5G候选技术方案将NB-IoT作为重点之一,也与3GPP等国际标准化组织的技术演进路线保持一致。

  对于NB-IoT的未来走向,可以预见NB-IoT还会与现有网络共存共生。基于4G的NB-IoT和基于5G的NB-IoT将会是长期共存,两者不是竞争和替代关系,而是相辅相成。同时5G指明了4G的未来演进路线,从而给予了垂直行业采用可持续演进和升级的3GPP技术的信心,能够满足行业市场深化部署和优化性能的未来发展需求。

  当产业走到万物互联的5G时代,NB-IoT也将迎来了新的发展机遇。

军衔等级:

  新兵

注册时间:
2019-6-19
发表于 2019-8-5 09:05:53 |显示全部楼层
NB-IOT 的通讯基站是通过4G 基站改造,目前信号覆盖如何,在运营商全力建设5G的基础上,是否还会继续完善建设NB-IOT基站

军衔等级:

  上等兵

注册时间:
2018-9-23
发表于 2019-8-15 15:56:58 |显示全部楼层
物联网专业到运营商能从事哪些业务?孩子学这个,将来到运营商工作,特问问

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