此前有報道稱,工信部正在擬定推動窄頻物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)標準化,并對NB-IoT模塊外形、封裝以及針腳定義等提出新規(guī)范。業(yè)內(nèi)人士認為,標準出臺后將促進物聯(lián)網(wǎng)規(guī)?;逃萌嫣崴?,迎來行業(yè)成長爆發(fā)期。
工信部物聯(lián)網(wǎng)標準形成,將改變物聯(lián)網(wǎng)當前碎片化的現(xiàn)狀。在電信運營商、芯片廠商的支持下,NB-IoT的商用條件日趨成熟。
權(quán)威機構(gòu)預測,截至2020年,全球?qū)⒂?00-800億的設(shè)備接入物聯(lián)網(wǎng),與政府管理相關(guān)的設(shè)備有70多億,其中絕大部分需求來自智慧城市的連接需求??梢灶A見,隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)布局日趨完善,智慧城市解決方案將進一步成熟。相輔相成,推進智慧城市建設(shè)也會帶動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
現(xiàn)在已經(jīng)有確定的消息,中國聯(lián)通8月將全國商用NB-IoT,有業(yè)內(nèi)人士無不擔憂的指出,1.8G NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟,預計中國聯(lián)通8月商用或許過于樂觀。
三大運營商都在積極推動NB-IoT商用進程加速
目前中國三大運營商都積極卡位,2017年或成為NB-IoT商用落地元年。中國信息通信研究院泰爾終端實驗室提出的“窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)的終端模組”系列標準規(guī)范已通過送審稿,標志著業(yè)界NB-IoT模組系列規(guī)范取得階段性成果;全國首個物聯(lián)網(wǎng)開放實驗室在榕揭牌、窄帶物聯(lián)網(wǎng)開放實驗室在南京揭牌,則表明關(guān)鍵技術(shù)優(yōu)勢融入應用生活指日可待……物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展勢不可擋,點燃了三大電信運營商的熱情,全國多地的NB-IoT商用項目紛紛上馬。
此前,中國移動已在江西鷹潭建成全國第一張地級市全局覆蓋NB-IoT網(wǎng)絡(luò);江蘇移動也與華為公司共同展示了智能停車業(yè)務(wù)。
中國電信已完成第一階段實驗室主流廠家無線、核心及終端互聯(lián)互通測試,預計今年6月末全網(wǎng)覆蓋,啟動基于LTE800M網(wǎng)絡(luò)的NB-IoT試商用,為萬物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。
中國電信進行了深圳水務(wù)、深圳燃氣試點商用,NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈也實現(xiàn)了芯片/模組的規(guī)模出貨,但這遠遠不夠。如何構(gòu)建一張NB-IoT精品網(wǎng)絡(luò),打造開放合作的生態(tài)系統(tǒng)將成為影響NB-IoT商用發(fā)展的基礎(chǔ)。
據(jù)悉,5月10日/12日,中國電信將分別在深圳和北京進行NB-IoT產(chǎn)業(yè)的相關(guān)推進,為6月端到端的商用打下基礎(chǔ)。
在5月15日,中國聯(lián)通將在上海召開NB-IoT網(wǎng)絡(luò)試商用暨物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)論壇,中國聯(lián)通將推動NB-IoT終端產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的成立,聯(lián)合芯片、模組等產(chǎn)業(yè)推動1.8G NB-IoT的成熟。
與此同時,中國聯(lián)通將在上海掛牌NB-IoT開放實驗室。對于這座部署了超過2000站全域覆蓋的城市而言,中國聯(lián)通開放實驗室有利于芯片、模組、平臺、網(wǎng)絡(luò)、終端的成熟,對于打造端到端的業(yè)務(wù)應用,推動產(chǎn)品的測試認證、業(yè)務(wù)的研發(fā)孵化將起到相當重要的作用。
海思、高通、展訊等將實質(zhì)推動NB-IoT進展,海思2017年年內(nèi)的NB-IoT芯片將支持包括聯(lián)通1.8G的商用;2018年,高通將推出極低成本NB-IoT芯片,之前的MDM9206多模芯片將在5月支持NB-IoT商用;展訊在年內(nèi)推出NB-IoT芯片的基礎(chǔ)上,2018年將推出eMTC+NB-IoT多模芯片;中興微將在9月推出商用NB-IoT芯片產(chǎn)品。
無論是6月中國電信端到端NB-IoT全網(wǎng)商用,還是中國聯(lián)通8月實現(xiàn)全國NB-IoT商用接入,從目前階段性的測試結(jié)果看,NB-IoT還有諸多問題有待產(chǎn)業(yè)共同推進解決。
因此,不難理解包括中國電信、聯(lián)通等近期對于NB-IoT發(fā)展的強大推動力,而這些舉措也被業(yè)界某些觀點誤解為是NB-IoT供給側(cè)的一頭熱。
中國電信、聯(lián)通在NB-IoT領(lǐng)域的高舉高打,也正在加速中國移動在NB-IoT、eMTC領(lǐng)域的測試。
根據(jù)目前eMTC國內(nèi)的推進進展看,eMTC產(chǎn)業(yè)鏈成熟度落后于NB-IoT約半年之久。另有業(yè)內(nèi)人士表達了擔憂,如果中國移動徹底倒向eMTC將不利于NB-IoT產(chǎn)業(yè)的整體發(fā)展。
NB-IoT與eMTC的區(qū)別詳解
某運營商人士客觀的認為,無論技術(shù)成熟度,還是模組成本,當下業(yè)界對于NB-IoT的正面效應被放大了,但從長遠看,業(yè)界還是低估了NB-IoT的價值。
不過,業(yè)內(nèi)也有偏激觀點認為,從多家大T的商用選擇策略看,NB-IoT已實質(zhì)已經(jīng)出局,LoRa、eMTC規(guī)模商用將會成為趨勢。
在這里我們來詳細分析:
憑借廣覆蓋、大容量、低功耗、低成本等優(yōu)勢,窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)被認為是最適合物聯(lián)網(wǎng)商用部署的技術(shù)。自去年6月核心標準凍結(jié)以來,NB-IoT發(fā)展全面提速。電信運營商加快布局網(wǎng)絡(luò)建設(shè),設(shè)備商、終端廠商大力推進NB-IoT技術(shù)發(fā)展,包括智能抄表、智慧停車、智慧家庭、智慧農(nóng)業(yè)等在內(nèi)的各種應用紛紛落地。同時,我國首張區(qū)域全覆蓋的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)也在江西鷹潭建成。可以看到,隨著商用芯片等關(guān)鍵技術(shù)的成熟以及產(chǎn)業(yè)鏈的日漸完善,NB-IoT的規(guī)模部署漸行漸近,一個前所未有的龐大市場正在開啟。
伴隨移動通信技術(shù)的不斷發(fā)展,全球物聯(lián)網(wǎng)即將迎來快速發(fā)展。在國際運營商中, AT&T、Verizon、KDDI、KPN、Orange、NTT DoCoMo、Telefonica、Telstra、Telus等都先后開展了eMTC的商用。在我國,中國電信率先起跑,在確立了800MHz組網(wǎng)能力之后,計劃建設(shè)30萬NB-IOT基站。中國聯(lián)通與Jasper簽訂雙排他協(xié)議,早早確定了NB-IOT作為發(fā)展方向。而最早提出發(fā)展物聯(lián)網(wǎng)的中國移動,卻在NB-IoT 與eMTC之間徘徊不定,這中間的原因,主要是兩種制式各有所長,而中國移動TDD網(wǎng)絡(luò)也決定了其決策上的糾結(jié)性。
那么,與其他網(wǎng)絡(luò)制式相比NB-IoT 與eMTC優(yōu)勢何在,NB-IoT 與eMTC之間又展開了怎樣的十輪技術(shù)苦戰(zhàn)?
三大主戰(zhàn)場
在物聯(lián)網(wǎng)的建網(wǎng)中,有非常多的應用場景需要滿足。NB-IoT 與eMTC的PK究竟從哪里開始?基于物聯(lián)網(wǎng)應用對于速率、時延及可靠性等的要求,NB-IoT 和eMTC的三大戰(zhàn)場分別是低時延高可靠性業(yè)務(wù)、中等需求業(yè)務(wù)、LPWA業(yè)務(wù)。
戰(zhàn)場一:低時延、高可靠性業(yè)務(wù)。該類業(yè)務(wù)對吞吐率、時延或可靠性要求較高,其典型應用包含車聯(lián)網(wǎng)、遠程醫(yī)療等。
戰(zhàn)場二:中等需求類業(yè)務(wù)。該類業(yè)務(wù)對吞吐率要求中等或偏低,部分應用有移動性及語音方面的要求,對覆蓋與成本也有一定的限制,其典型業(yè)務(wù)主要有智能家防,可穿戴設(shè)備等。
戰(zhàn)場三:LPWA(Low Power Wide Area)業(yè)務(wù)。LPWA業(yè)務(wù)的主要特征包括低功耗、低成本、低吞吐率、要求廣(深)覆蓋且所涉終端數(shù)量巨大,其典型應用包含抄表、環(huán)境監(jiān)控、物流、資產(chǎn)追蹤等。
在以上各類業(yè)務(wù)中,LPWA業(yè)務(wù)由于連接需求巨大,是全球各運營商爭奪連接的主要市場。因而,NB-IoT 與eMTC之間較量的主戰(zhàn)場也就是LPWA。
各路對手的“軟肋”
在物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)制式的“混戰(zhàn)”中,NB-IoT 與EMTC為什么能夠最終勝出,走到最后?
目前,業(yè)界存在多種可承載LPWA類業(yè)務(wù)的物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù),如GPRS、LTE、LoRa、Sigfox等,但這些技術(shù)普遍存在如下問題:
1、終端續(xù)航時長無法滿足要求,如GSM終端待機時長(不含業(yè)務(wù))僅20天左右,在一些LPWA典型應用如抄表類業(yè)務(wù)中更換電池成本高,且某些特殊地點如深井、煙囪等更換電池很不方便。
2、無法滿足海量終端的應用需求。物聯(lián)網(wǎng)終端的一大特點就是海量,因此需要網(wǎng)絡(luò)能夠同時接入大量用戶,而現(xiàn)在針對非物聯(lián)網(wǎng)應用設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)無法滿足同時接入海量終端的需求。
3、典型場景網(wǎng)絡(luò)覆蓋不足,例如深井、地下車庫等覆蓋盲點,室外基站無法實現(xiàn)全覆蓋。
4、成本高。對于部署物聯(lián)網(wǎng)的企業(yè)來說,選擇LPWA的一個重要原因就是部署的低成本。智能家居應用主流通信技術(shù)是WiFi,WiFi模塊雖然本身價格較低,已經(jīng)降到了10元人民幣以內(nèi)了,但支持WiFi的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備通常還需無線路由器或無線AP做網(wǎng)絡(luò)接入,或只能做局域網(wǎng)通信。而蜂窩通信技術(shù)對于企業(yè)來說部署成本太高,國產(chǎn)最普通的2G通信模塊一般在30元人民幣以上,而4G通信模塊則要200元人民幣以上。
5、傳輸干擾大。這主要針對的是非蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其基于非授權(quán)頻譜傳輸,傳輸干擾大,安全性差,無法確??煽總鬏?。
上述這些問題已經(jīng)成為制約LPWA業(yè)務(wù)發(fā)展的因素,而與這些網(wǎng)絡(luò)制式相比,NB-IoT 與EMTC優(yōu)勢較為明顯。
兩大“強者”展開較量
在與其他技術(shù)PK的同時,NB-IoT 與eMTC也在技藝上進行了大比拼,從主要技術(shù)特點上看,雙方進行了十輪苦戰(zhàn)。
一、覆蓋
NB-IOT:設(shè)計目標是在GSM 基礎(chǔ)上覆蓋增強20dB。以144 dB 作為GSM 的最大耦合路損,NB-IoT 設(shè)計的最大耦合路損為164 dB。其中,其下行主要依靠增大各信道的最大重傳次數(shù)以獲得覆蓋上的增加。通過上行覆蓋增強技術(shù),盡管NB-IoT 終端上行發(fā)射功率(23 dBm)較GSM(33 dBm)低10 dB,其傳輸帶寬的變窄及最大重復次數(shù)的增加使其上行可工作在164 dB 的最大路損下。
eMTC:其設(shè)計目標是在LTE 最大路損(140 dB)基礎(chǔ)上增強15 dB 左右,最大耦合路損可達155 dB。該技術(shù)覆蓋增強主要依靠信道的重復,其覆蓋較NB-IoT 差9dB 左右。
總結(jié)來看,NB-IoT 覆蓋半徑約是GSM/LTE 的4 倍,eMTC覆蓋半徑約是GSM/LTE 的3 倍,NB-IoT 覆蓋半徑比eMTC大30%。NB-IoT 及eMTC覆蓋增強可用于提高物聯(lián)網(wǎng)終端的深度覆蓋能力,也可用于提高網(wǎng)絡(luò)的覆蓋率,或者減少站址密度以降低網(wǎng)絡(luò)成本等。
二、功耗
多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用都由于地理位置或成本原因,存在終端不易更新的問題,因此功耗對于物聯(lián)網(wǎng)終端在特殊場景中能否商用,起到非常重要的作用了。
NB-IoT:在3GPP 標準中的終端電池壽命設(shè)計目標為10 年。在實際設(shè)計中,NB-IoT 引入eDRX 與PSM 等節(jié)電模式以降低功耗,該技術(shù)采用了降低峰均比以提升功率放大器(PA)效率、減少周期性測量及僅支持單進程等多種方案提升電池效率,以達到10 年壽命的設(shè)計預期。但在實際應用中,NB-IoT 的電池壽命與具體的業(yè)務(wù)模型及終端所處覆蓋范圍密切相關(guān)。
eMTC:在較理想的場景下,電池壽命預期也可達10 年水平,其終端也引入了PSM 與eDRX 兩種節(jié)電模式,但是實際性能還需后續(xù)在不同場景中做進一步評估、驗證。
三、模組成本
NB-IoT:采用更簡單的調(diào)制解調(diào)編碼方式,以降低存儲器及處理器的要求;采用半雙工方式、無需雙工器、降低帶外及阻塞指標等一系列方法。在目前市場規(guī)模下,其模組成本可達5 美金以下,在今后市場規(guī)模擴大的情況下,規(guī)模效應有可能使其模組成本進一步下降,具體金額及時間進度,由產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度而定。
eMTC:在LTE 基礎(chǔ)上,針對物聯(lián)網(wǎng)應用需求對成本進行了一定程度的優(yōu)化。在市場初期部署規(guī)模下,其模組成本可低于10 美金。
四、連接數(shù)
連接數(shù)是影響物聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模應用的關(guān)鍵因素。
NB-IoT:設(shè)計之初所定目標為5 萬連接數(shù)/小區(qū),根據(jù)初期計算評估,目前版本可基本達到要求。但是否可達到設(shè)計目標取決于小區(qū)內(nèi)各NB-IoT 終端業(yè)務(wù)模型等因素,需后續(xù)進一步測試評估。
eMTC:其連接數(shù)并未針對物聯(lián)網(wǎng)應用做專門優(yōu)化,目前預期其連接數(shù)將小于NB-IoT技術(shù),具體性能需后續(xù)進一步測試評估。
五、后續(xù)需增強的功能
定位功能:在NB-IoT技術(shù)的R13 版本中,為降低終端的功耗,在系統(tǒng)設(shè)計時,并未設(shè)計PRS 及SRS。因此,目前NB-IoT 僅能通過基站側(cè)E-CID 方式定位,精度較低。未來的升級中將進一步考慮增強定位精度的特性與設(shè)計。
多播(multi-cast)功能:在物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)中,基站有可能對大量終端同時發(fā)出同樣的數(shù)據(jù)包。在NB-IoT 的R13 版本中,無相應多播業(yè)務(wù),在進行該類業(yè)務(wù)時需逐個向每個終端下發(fā)相應數(shù)據(jù),浪費大量系統(tǒng)資源,延長整體信息傳送時間。在R14 版本中,有可能對多播特性進行考慮,改善相關(guān)性能。
移動性/業(yè)務(wù)連續(xù)性增強功能:R13 中NB-IoT 主要針對靜止/低速用戶設(shè)計、優(yōu)化,不支持鄰區(qū)測量上報,因此無法進行連接態(tài)小區(qū)切換,僅支持空閑態(tài)小區(qū)重選。R14 階段會增強UE 測量上報功能,支持連接態(tài)小區(qū)切換。
六、語音支持能力
標清與高清的VoIP 語音, 其語音速率分別為12.2kbps 與23.85 kbps。即全網(wǎng)至少需提供10.6 kbps 與17.7 kbps 的應用層速率,方可支持標清與高清的VoIP語音。
NB-IoT:其峰值上下行吞吐率僅為67 kbps 與30 kbps,因此,在組網(wǎng)環(huán)境下,無法對語音功能進行支持。
eMTC:其 FDD 模式上下行速率基本可滿足語音的需求,但從產(chǎn)業(yè)角度來看,目前支持情況有限,對于eMTC TDD 模式,由于上行資源數(shù)受到限制,其語音支持能力較eMTC FDD 模式弱。
七、移動性管理
NB-IoT:在R13 版本下,其連接態(tài)下無法進行小區(qū)切換或重定向,僅能在空閑態(tài)下進行小區(qū)重選。在后續(xù)版本中,產(chǎn)業(yè)界有可能針對某些垂直行業(yè)需求,提出連接態(tài)移動性管理需求。
eMTC:由于該技術(shù)是在LTE 基礎(chǔ)上進行優(yōu)化設(shè)計,可支持連接態(tài)小區(qū)切換。
八、網(wǎng)絡(luò)部署對現(xiàn)網(wǎng)影響
網(wǎng)絡(luò)部署的難易程度和網(wǎng)絡(luò)組建成本是運營商在決策過程中,最重要考慮的問題。
NB-IOT:對于未部署LTE FDD的運營商,NB-IOT 的部署更接近于全新網(wǎng)絡(luò)的部署,將涉及無線網(wǎng)及核心網(wǎng)的新建或改造及傳輸結(jié)構(gòu)的調(diào)整。同時,若無現(xiàn)成空閑頻譜,則需對現(xiàn)網(wǎng)頻譜(通常為GSM)進行調(diào)整(Standalone 模式),因此實施代價相對較高。而對于已部署LTE FDD 的運營商,NB-IoT 的部署可很大程度上利用現(xiàn)有設(shè)備與頻譜,其部署相對簡單。但無論是依托哪種制式進行建設(shè),都需要獨立部署核心網(wǎng)或升級現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備。
eMTC:若在現(xiàn)網(wǎng)已部署4G 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上再部署eMTC網(wǎng)絡(luò),在無線網(wǎng)方面,可基于現(xiàn)有4G網(wǎng)絡(luò)進行軟件升級,在核心網(wǎng)方面,同樣可通過軟件升級實現(xiàn)。
九、業(yè)務(wù)模式
NB-IoT:在覆蓋、功耗、成本、連接數(shù)等方面性能占優(yōu),但無法滿足移動性、中等速率以及語音等業(yè)務(wù)需求,比較適合低速率且移動性要求較低的LPWA 應用。
eMTC:在覆蓋及模組成本方面目前弱于NB-IoT,但在峰值速率、移動性、語音能力方面存在優(yōu)勢,適合于中等吞吐率、移動性或語音能力要求較高的物聯(lián)網(wǎng)應用場景。因此,有觀點認為eMTC網(wǎng)絡(luò)下應用場景更加豐富,應用與人的關(guān)系更加直接,也意味著ARPU值更高。
十、綜合性能
綜合而言,兩者確實是各有優(yōu)劣,在下面的圖表中可以看到詳細的指標對比。
小 結(jié):
中國移動的技術(shù)路線選擇,對我國物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展而言非常關(guān)鍵。一方面,中國移動苦于FDD牌照發(fā)放時間的不確定性,以及建設(shè)NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的成本遠高于另外兩家,而遲遲下不了決心;另一方面有國際運營商加持的eMTC的確有獨特的優(yōu)勢。目前,兩種制式的規(guī)模尚未達到預期,使芯片和模組的價格居高不下,不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這些因素都影響著中國移動的選擇,而一旦選擇錯誤,機會成本與網(wǎng)絡(luò)成本都是巨大的。
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