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窄带物联网
来源: | 作者:成都添闰 | 发布时间: 2022-09-27 | 371 次浏览 | 分享到:

窄带物联网Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180kHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。


NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。


NB-IoT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。具有覆盖广、连接多、速率快、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。


移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。


对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生连接,远远超过人与人之间的通信需求。


NB-IoT具备四大特点:

一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

二是具备支撑连接的能力,NB-IoT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;

三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;

四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。


NB-IoT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。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IoT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。


因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。


包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:

一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。

二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。

三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。


2017年7月13日,ofo小黄车中国电信华为共同宣布,三家联合研发的NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)“物联网智能锁”全面启动商用。据了解,在此次三方合作中,ofo负责智能锁设备开发,中国电信负责提供NB-IoT物联网的商用网络、华为负责芯片方面的服务。此前ofo已经开始使用这款物联网智能锁,而此次将启动全面的商用。


三家联手打造的支持NB-IoT技术的智能锁系统具备三大特点:

首先是覆盖更广,NB-IoT信号穿墙性远远超过现有的网络,即使用户深处地下停车场,也能利用NB-IoT技术顺利开关锁,同时可通过数据传输实现“随机密码”;

其次是可以连接更多设备,NB-IoT技术比传统移动通信网络连接能力高出100倍以上,也就是说,同一基站可以连接更多的ofo物联网智能锁设备,避免掉线情况;

三是更低功耗,NB-IoT设备的待机时间在现有电池无需充电的情况下可使用2-3年,并改变了此前用户边骑车边发电的状况。


人与人之间的通讯规模已近天花板,物与物的则刚刚进入增长快车道。随着可穿戴、车联网、智能手表等新兴市场的开启,工业4.0、智慧城市、智慧农业等理念照进现实,万物互联的时代正加速到来。


物联网(IoT)的未来充满想象空间。华为认为,到2025年全球将有1000亿个连接,其中大部分与物联网有关。


物联网对连接的要求与传统蜂窝网络有着很大不同,窄带蜂窝物联网(NB-IoT)由此应运而生。这一由电信行业推动的新兴技术拥有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点,极具商用潜力。


Machina预测,NB-IoT未来将覆盖25%的物联网连接。对面临用户饱和、OTT冲击的运营商来说,NB-IoT将叩开广袤的新市场,带来三倍以上的连接增长;而对正积极转型升级的传统行业从业者而言,它在适应场景、网络性能、可管可控及可靠性等方面亦具备运营商网络的先天优势。


何为NB-IoT?

人口红利消逝和流量营收“剪刀差”下,物联网成为运营商新的收入增长源泉。以沃达丰为例,其2015财年移动用户数增幅仅3%,物联网连接数增幅则达到33.5%,相关业务收入增长亦达24.7%。但传统2G、3G、4G技术并不能充分满足物联网设备低功耗、低成本的连接需求。


NB-IoT的诞生并非偶然,寄托着电信行业对物联网市场的憧憬。其前身可以追溯至华为与沃达丰于2014年5月共同提出的NB-M2M。


由这两家公司首倡的窄带蜂窝物联网概念一经提出即得到了业界的认可,随后高通爱立信等越来越多的行业巨头加入到这一方向的标准化研究中。为了促进标准的统一有利于产业发展,最终3GPP2015年9月RAN全会达成一致,确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的标准,并立项为Work Item开始协议撰写,预计将于2016年6月的3GPP R13冻结。


NB-IoT在物联网应用中的优势显著,为传统蜂窝网技术及蓝牙Wi-Fi等短距离传输技术所无法比拟。首先其覆盖更广,在同样的频段下,NB-IoT比现有网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍。


其次是对连接的支撑能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接。全球有约500万个物理站点,假设全部部署NB-IoT、每个站点三个扇区,那么可以接入的物联网终端数将高达4500亿个。


同时NB-IoT的功耗更低,仅为2G的1/10,终端模块的待机时间可长达10年。在成本上也将更低,模块成本有望降至5美元之内。未来随着市场发展带来的规模效应和技术演进,功耗和成本还有望进一步降低。


此外,在支持大数据方面,NB-IoT连接所收集的数据可以直接上传云端,而蓝牙、Wi-Fi等技术则没有这样的便利。


NB-IoT实践与成果

尽管标准制定尚未完成,NB-IoT应用已经逐渐铺开,并在实践中得到了各方肯定。2015年世界移动通信大会(MWC 2015)期间,沃达丰与华为就联合展示了智能抄表业务。


广东联通积极响应国家互联网+”战略,与华为针对NB-IoT展开合作,成立物联网联合创新项目组。结合联通在平台、网络和运营的强项与华为在标准、芯片和模组成本的优势,共同探索并实施可落地的物联网业务,通过真实的业务需求和场景将NB-IoT技术与之相融合,推进物联网产业发展。双方选择了社会价值较大、产业链相对成熟的智能停车等为切入点。


随着国内生活水平的提高,汽车已经进入寻常百姓家,但也带来“停车难”等问题——据调查,平均每位司机有20%的时间用在寻找停车位上,而广东作为国内发达省份之一,这一现象更为突出。


在深圳,智能停车业务已经开始推行,用户只要安装看APP即可通过收据查找附件停车位,并可支持导航等功能。与传统的停车方案相比,这一基于NB-IoT的试点改变了需要通过中继网关收集信息再反馈给基站所存在的复杂网络部署、多网络组网、高成本等诸多问题,真正实现整个城市一张网,便于维护和管理。


与智能停车类似,NB-IoT在智慧农业、智能制造等低功耗广域网领域也具有着广泛的应用前景。由于应用场景特殊带来的高技术要求,这些应用一直缺乏专有的无线技术,NB-IoT可以很好地填补这一市场空白,从而支撑物联网向更广大的领域发展。


共建生态拥抱万物互联

一项技术由纸面到商用离不开一个强大生态系统的支撑。长期以来,物联网连接技术各自为战,从芯片到系统各方采用的规范不一,造成大规模部署的瓶颈。


如今,围绕NB-IoT的生态已初步成型,并在持续扩大中,拥抱万物互联的条件开始成熟。在网络设备供应商层面,华为、爱立信等领导者均已推出了基于NB-IoT的端到端解决方案。


运营商层面,中国移动中国联通以及沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信、AT&T等全球顶尖运营商皆就NB-IoT发布了各自的发展计划,并展开试点。


垂直行业中,越来越多厂商开始采用NB-IoT技术来提升竞争力。比如具备智能追踪、超距告警、电子锁控制、电池监控等功能的智能拉杆箱,还有厂商推出了具备位置定位防盗功能及信息上传、跟踪功能的智能自行车。此外,在市政的路灯和垃圾管理、环境监测和畜牧养殖灌溉等领域,NB-IoT的部署亦日益增多。


 

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