物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代終將吹響改變農(nóng)村的號(hào)角

日前，3GPP RAN全會(huì)第72次會(huì)議在韓國釜山順利結(jié)束。NB-IoT (Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))作為3GPPR13一項(xiàng)重要課題， 其對(duì)應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會(huì)批準(zhǔn)，正式宣告了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的核心協(xié)議即將凍結(jié)。標(biāo)準(zhǔn)化工作的成功完成也標(biāo)志著NB-IoT即將進(jìn)入規(guī)模商用階段。

NB-IoT：搶灘低速率物聯(lián)網(wǎng)市場

近年來，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用中的比例逐年提高。以沃達(dá)豐為例，盡管業(yè)務(wù)比例在總收入中仍然很小，不足1%，但成長迅速，沃達(dá)豐的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)收入從2011年的1.25億英鎊快速增長至2015年的3.72億英鎊，增速驚人。據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)Gartner預(yù)測，2016年全球?qū)?huì)使用64億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，屆時(shí)每天將有550萬個(gè)設(shè)備連網(wǎng)，在2016年與消費(fèi)者物聯(lián)網(wǎng)硬件及應(yīng)用相關(guān)的市場規(guī)模應(yīng)可達(dá)到5460億美元， 而企業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的支出則會(huì)高達(dá)8680億美元。

“萬物互聯(lián)”實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)之一在于數(shù)據(jù)的傳輸，不同的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸能力和實(shí)時(shí)性都有著不同要求，根據(jù)傳輸速率的不同，可將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行高、中、低速的區(qū)分：

高速率業(yè)務(wù)：主要使用3G、4G技術(shù)，例如車載物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和監(jiān)控?cái)z像頭，對(duì)應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)要求實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸;

中等速率業(yè)務(wù)：主要使用GPRS技術(shù)，例如居民小區(qū)或超市的儲(chǔ)物柜，使用頻率高但并非實(shí)時(shí)使用，對(duì)網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求遠(yuǎn)不及高速率業(yè)務(wù);

低速率業(yè)務(wù)：業(yè)界將低速率業(yè)務(wù)市場歸納為LPWAN(Low Power Wide Area Network)市場，即低功耗廣域網(wǎng)到目前還沒有對(duì)應(yīng)的蜂窩技術(shù)，多數(shù)情況下通過GPRS技術(shù)勉強(qiáng)支撐，從而帶來了成本高、影響低速率業(yè)務(wù)普及度低的問題。

物聯(lián)網(wǎng)中的低速率業(yè)務(wù)(LPWAN)正是NB-IoT起源的土壤，NB-IoT的出現(xiàn)對(duì)LPWAN領(lǐng)域影響重大，使得該方案具備了通信層技術(shù)基礎(chǔ)，有效節(jié)約了成本，促進(jìn)了該領(lǐng)域物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的加速滲透。

在近幾年中，為了應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的需求，運(yùn)營商向各行業(yè)提供M2M業(yè)務(wù)。此前，這些M2M業(yè)務(wù)大多采用GPRS的方式，但其中不少終端也具有低數(shù)據(jù)速率要求。當(dāng)LPWAN技術(shù)開始商用時(shí)，GPRS在成本、功耗、覆蓋等方面的不足暴露出來，不少應(yīng)用場景更適合采用LPWAN方式。

根據(jù)中國移動(dòng)的數(shù)據(jù)，截止2015年底其M2M接入終端數(shù)量已超過6000萬， 而到2016年底這一數(shù)字可能超過1億，這是一個(gè)龐大的終端群體。隨著2G 網(wǎng)絡(luò)退網(wǎng)提上議事日程，未來這一存量群體中窄帶終端向NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的遷移的策略也提上議事日程。

NB-IoT優(yōu)勢顯著，解決“長尾”智能終端的通信層問題

NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的有很多明顯優(yōu)勢：

覆蓋更廣：在相同頻段，NB-IoT比現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)增益20dB，覆蓋面積擴(kuò)大100 倍，明顯優(yōu)于傳統(tǒng)蜂窩網(wǎng)技術(shù)及藍(lán)牙、Wi-Fi等短距離傳輸技術(shù);

可支持海量連接：NB-IoT的一個(gè)扇區(qū)能夠支持多達(dá)10萬個(gè)連接。以目前全球現(xiàn)存的約500萬個(gè)基站為基礎(chǔ)，如果全部部署NB-IOT，每個(gè)基站3個(gè)扇區(qū)， 則可接入的終端將高達(dá)4500億個(gè);

功耗低：NB-IoT功耗僅為2G的1/10，終端模塊待機(jī)時(shí)間可長達(dá)10年;

支持大數(shù)據(jù)：NB-IoT智能傳感器終端所采集的數(shù)據(jù)可以直接上傳云端，相比于藍(lán)牙、Wi-Fi優(yōu)勢明顯。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備從終端角度來看，呈現(xiàn)出明顯的多樣化特征。物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備既包括高頻的實(shí)施視頻監(jiān)控，以及中頻的POS機(jī)，也包含大量的頻次使用極低的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。但與巨量低速率業(yè)務(wù)需求不匹配的是到目前還沒有對(duì)應(yīng)的蜂窩技術(shù)，多數(shù)情況下通過GPRS技術(shù)勉強(qiáng)支撐，從而帶來了成本高、影響低速率業(yè)務(wù)普及度低的問題，從而形成了巨大的“長尾”市場空間。

而NB-IoT的出現(xiàn)和未來的逐漸商用，彌補(bǔ)了物聯(lián)網(wǎng)通信層的短板，為大量“長尾”物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備創(chuàng)造了低成本的統(tǒng)一通信層。如同在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中，人們?cè)谥悄苁謾C(jī)和平板電腦上創(chuàng)造了豐富的應(yīng)用，以響應(yīng)各種形式的“長尾”需求，基于NB-IoT 的物聯(lián)網(wǎng)，將催生比移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)更為豐富的“長尾”應(yīng)用。

由于應(yīng)用背景的限制，NB-IoT技術(shù)一般不會(huì)應(yīng)用在4K電視、智能手機(jī)、車載娛樂等高耗流的物聯(lián)網(wǎng)終端;也一般不會(huì)用在ADAS、虛擬現(xiàn)實(shí)等高實(shí)時(shí)性終端。NB-IoT將在低耗能、低信息量、巨量化傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用，領(lǐng)域包括：

1.以水電氣的智能抄表業(yè)務(wù)為代表的智能家居業(yè)務(wù);

2.以郵筒、垃圾箱、路燈、下水道、停車位管理為代表的智慧城市業(yè)務(wù);

3.以快遞、寵物、畜牧業(yè)、兒童老人跟蹤為代表的智能追蹤業(yè)務(wù);

4.以可穿戴健康設(shè)備為代表的智能醫(yī)療業(yè)務(wù);

5.其他工業(yè)領(lǐng)域小規(guī)模、長時(shí)間數(shù)據(jù)收集案例或周期性控制應(yīng)用。

NB-IoT商用后，不僅能夠解決抄表、數(shù)據(jù)傳輸?shù)葐栴}，更刺激了海量低頻設(shè)備入網(wǎng)，如建筑中的滅火器、科學(xué)研究中使用的各種監(jiān)測器，此類設(shè)備在生活中出現(xiàn)的頻次很低，但匯集起來總數(shù)卻很可觀。所以，當(dāng)NB-IoT部署后，能夠?qū)崿F(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入的終端種類將極大豐富，類型多樣、小量級(jí)的終端設(shè)備將會(huì)大量入網(wǎng)，促成物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)形成較之移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)有過之而無不及的更長的“尾部”形態(tài)特點(diǎn)。

NB-IoT使用授權(quán)頻譜，領(lǐng)先LoRa等競爭技術(shù)

作為通信行業(yè)的重要標(biāo)準(zhǔn)化組織，3GPP 2016年對(duì)于長距離、低速率、低功耗、多終端傳輸技術(shù)和終端標(biāo)準(zhǔn)化也已布局。3GPP針對(duì)不同業(yè)務(wù)，將終端分成不同類別，其中物聯(lián)網(wǎng)終端有Cat-1、Cat-0、Cat-M1和Cat-NB1等類別。Cat-1定位性能弱于3G傳輸?shù)慕K端設(shè)備，實(shí)現(xiàn)10Mbps的下行速率。其性能相對(duì)于后來的NB-IoT協(xié)議終端仍然較高，占用資源也較多，未來預(yù)計(jì)會(huì)成為各種物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的補(bǔ)充方案。在Rel-12中，3GPP又提出了針對(duì)Cat-0終端的新協(xié)議，將信息傳遞速率進(jìn)一步降低，減少了芯片設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。最近，3GPP基于LTE演進(jìn)、GSM演進(jìn)和Clean Slate方案，分別提出了LTE-M、EC-GSM和NB-IoT技術(shù)，并在LTE Rel-13版本進(jìn)行支持。

和NB-IoT一樣，Ingenu、LoRa和Sigfox都是面向低速率、低功耗無線物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的通信技術(shù)。然而Ingenu、LoRa和Sigfox在工作中使用未授權(quán)的頻譜，這造成了利用這些技術(shù)通信的節(jié)點(diǎn)易受到干擾，存在不穩(wěn)定情況。因此，競爭對(duì)手技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)運(yùn)營商級(jí)的廣域網(wǎng)絡(luò)部署運(yùn)營，更適合企業(yè)自身局域網(wǎng)絡(luò)的搭建。

總體看，NB-IoT從覆蓋能力、節(jié)能性、安全性、標(biāo)準(zhǔn)性、QoS、建網(wǎng)方便程度、生態(tài)系統(tǒng)和應(yīng)用范圍綜合考慮全面超越其他技術(shù)，成為最適合長距離、低速率、低功耗、多終端物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的通信技術(shù)。

NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)快速確立，我國企業(yè)貢獻(xiàn)突出

NB-IoT技術(shù)協(xié)議于6月16日獲得了3GPP 無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會(huì)議通過。從立項(xiàng)到協(xié)議凍結(jié)僅僅用時(shí)不到8個(gè)月，成為史上建立最快的3GPP標(biāo)準(zhǔn)之一。在9月完成性能標(biāo)準(zhǔn)制定和12月完成一致性測試后，NB-IoT即可進(jìn)入商用階段。高效率體現(xiàn)出該技術(shù)落地的迫切和各個(gè)公司在其中的努力。

NB-IoT的發(fā)展是華為、沃達(dá)豐和高通等共同提出的NB Clot技術(shù)和愛立信提出的NB LTE技術(shù)的結(jié)合。我國華為和中興公司在全過程中都有較多貢獻(xiàn)，推動(dòng)了技術(shù)的發(fā)展，引領(lǐng)了產(chǎn)業(yè)進(jìn)步。

NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)制定過程中，3GPP各家參與公司均貢獻(xiàn)了大量的提案，從標(biāo)準(zhǔn)制定最初GERAN的SI階段開始，各公司共計(jì)提交了3205項(xiàng)提案，最終通過了447項(xiàng)， 其中華為貢獻(xiàn)提案1008項(xiàng)，184項(xiàng)獲得通過，占通過提案總數(shù)的41%，位居各家參與公司之首，從而成為了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的主要推動(dòng)者。華為在NB-IoT的標(biāo)準(zhǔn)制定的各個(gè)階段的突出貢獻(xiàn)，一方面奠定了中國企業(yè)在NB-IoT領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)地位，另一方面極大刺激了中國物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

中興通訊作為技術(shù)推進(jìn)者之一，在NB-IoT技術(shù)中擁有核心競爭力。公司已著手和中國移動(dòng)聯(lián)合演示，采用基于NFV功能的虛擬核心網(wǎng)，無線網(wǎng)絡(luò)利用成熟商用的4G基站設(shè)備，實(shí)現(xiàn)NB-IoT基本功能和業(yè)務(wù)流程及多個(gè)關(guān)鍵特性。演示在成熟的現(xiàn)網(wǎng)商用基站上和虛擬化核心網(wǎng)進(jìn)行，意味著中興通訊已擁有幫助運(yùn)營商快速完成NB-IoT商用部署的能力。

據(jù)新聞報(bào)道，目前中興通訊正按工信部的要求準(zhǔn)備850M、900M和1800MHz等多種頻段基站，今年10月份前后，中興通訊將會(huì)有基于標(biāo)準(zhǔn)NB-IoT的外場業(yè)務(wù)演示，到年底有規(guī)模外場實(shí)驗(yàn)。

2015年11月，華為聯(lián)合主流電信運(yùn)營商、設(shè)備廠商、芯片廠商和相關(guān)國際組織， 在華為香港MBB論壇期間舉辦的NB-IoT論壇籌備會(huì)上，正式宣布成立了GSMA NB-IoT Forum產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟。該產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟聚集了21家運(yùn)營商、3家主流設(shè)備廠商、7家芯片模組廠商，旨在加速窄帶物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展，其中7家運(yùn)營商成員隨即宣布將同華為展開深入合作，在全球范圍內(nèi)成立6個(gè)NB-IoT實(shí)驗(yàn)室。

作為技術(shù)的推進(jìn)者，以華為為代表的科技公司已與全球多家運(yùn)營商在全球范圍進(jìn)行了基于NB-IoT技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)方案的實(shí)踐。全球移動(dòng)運(yùn)營商聯(lián)盟近日預(yù)計(jì)，到2017年年末，全球?qū)?huì)有20個(gè)NB-IoT運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)上線;24家運(yùn)營商已經(jīng)決定支持NB-IoT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營。

圖表3：華為NB-IoT解決方案和各類實(shí)踐應(yīng)用

伴隨華為在NB-IoT領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)角色的凸顯，國內(nèi)電信運(yùn)營商的技術(shù)升級(jí)也將迅速展開。三大運(yùn)營商都已明確將NB-IoT的部署列入其網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和戰(zhàn)略方向中，近期依靠窄帶互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的海量連接，中期通過光纖技術(shù)降低時(shí)延，遠(yuǎn)期通過5G技術(shù)解決未來高耗流應(yīng)用問題，形成三層次的立體網(wǎng)絡(luò)。而窄帶互聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的最適合方式。

2016年第三季度，中國三大電信運(yùn)營商移動(dòng)、電信和聯(lián)通預(yù)計(jì)會(huì)大范圍進(jìn)行基站升級(jí)支持NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)公開資料，至2016底，中國移動(dòng)會(huì)在4個(gè)城市、中國聯(lián)通將會(huì)在6個(gè)城市分別試點(diǎn)NB-IoT的商用。

芯片廠商卡位NB-IoT 新機(jī)遇，分享物聯(lián)網(wǎng)市場盛宴

芯片是物聯(lián)網(wǎng)的核心設(shè)備，在物聯(lián)網(wǎng)的各類型應(yīng)用中居于核心地位。物聯(lián)網(wǎng)芯片主要包括：MCU、FPGA、Memory、Sensor、連接芯片等。隨著NB-IoT的商業(yè)化，物聯(lián)網(wǎng)有望得到快速發(fā)展，相伴而來物聯(lián)網(wǎng)芯片市場將會(huì)徹底打開。根據(jù)分析機(jī)構(gòu)Markets and Markets預(yù)測，2016-2022年全球物聯(lián)網(wǎng)芯片市場復(fù)合成長率將高達(dá)11.5%，2022全球物聯(lián)網(wǎng)芯片市場規(guī)?；?qū)⒊?00億美元。

各大主流芯片廠商也都紛紛推出NB-IoT布局計(jì)劃：華為已推出樣機(jī)芯片并在外場驗(yàn)證，將于2016年下半年進(jìn)入商用;高通已規(guī)劃芯片MDM9206，預(yù)計(jì)將于2017 年上半年投入商用;英特爾宣布支持NB-IoT、MTK也表示將會(huì)跟隨3GPP標(biāo)準(zhǔn)，并都規(guī)劃了對(duì)應(yīng)芯片產(chǎn)品。隨著NB-IoT商業(yè)化進(jìn)程不斷臨近，將有效推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。還將涌現(xiàn)如大唐電信、東軟載波、北京君正等一批中國芯片廠商在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展中發(fā)光發(fā)熱。