窄带物联网是什么,或将颠覆福州产业未来

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NB-IoT基于蜂窝的窄带物联网(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。
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,45G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,支持海量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海量连接,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;二是具备支撑海量连接的能力,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。[1]
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。[4]
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。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。
目前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。
转向窄带物联网
对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。
2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互 *** 作性测试和产品兼容验证。
目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。
沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”
华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”
窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。
Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”
胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。
即将步入爆发期
随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。
埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。
越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。
在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。
飞利浦数字加速项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互 *** 作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。
为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。
胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”[4]
NB-IoT亟需开放的平台
“NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。
就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。
余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。
如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。
对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。

物联网是通过射频识别(RFID)、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把任何物体与因特网连接起来,进行信息交换和通信,以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

物联网这一概念提出已有20多年,但受全球各国重视是2008年和2009年这两年,各国纷纷推出物联网相关政策,我国也开启了物联网发展里程碑的年份,列为国家五大新兴战略性产业之一。经过10年发展,物联网已不再是高高在上的概念,在云+AI等技术加持下,让物联网得到了广泛应用,产业发展迅猛,也迎来了黄金发展时代。

运营商、半导体厂商、通信设备、云服务商和应用端等形成物联网产业链,而NB-IoT和LoRa等LPWA低功耗广域网通信技术,解决物联网大规模部署连接等需求,继而使得物联网在工业、零售、物流和交通等垂直领域得到广泛应用。

在产业链积极推动下,物联网连接规模成倍速度增长,LPWAN连接的复合年增长率为109%。此外物联网高级顾问杨剑勇指出,5G技术部署,也将把物联网带上更高的层次,也让万物互联成为可能,其中运营商是万物互联积极推动者,全球运营商纷纷转型寄望于在大连接时代,不再局限做一个管道提供者,希望能抢夺物联网应用端市场,例如面向工业、教育、医疗、车联网和智慧家庭等应用场景寻求机遇。

物联网在移动监测、智能可穿戴、POS机、气象、医疗和能源等行业用途很大,而且是实现设备联网不可或缺的产品,不少相关的top域名都被注册。

物联网就是物物相连的互联网。这有两层意思:其一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;其二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信,也就是物物相息。物联网通过智能感知、识别技术与普适计算等通信感知技术,广泛应用于网络的融合中,也因此被称为继计算机、互联网之后世界信息产业发展的第三次浪潮。物联网是互联网的应用拓展,与其说物联网是网络,不如说物联网是业务和应用。

LoRa和NB-IoT都是新兴的低功耗广域网(LPWAN)技术。作为中国目前的两大主流技术,都备受关注。在国家政策的大力支持下,NB-IoT技术发展如日中天。相比之下,由于频段许可问题而沉寂了很长一段时间的LoRa技术则低调得多。那么LoRa和NB-IoT有什么不同呢?它们各自的优势是什么?

不同的商业模式

首先,我们需要明确的是,LoRa和NB-IoT最基本的运营模式截然不同。

NB-IoT是运营商代理建设的网络,业主无需考虑基站部署。NB-IoT可以在通信基站本身的基础上进行改造,不需要很多的工作量就可以进行组网。那么 *** 作员就可以掌握该数据通道进行计费。那么运营商只要掌握了该数据通道就可以轻而易举的进行收费。

但同时,网络拥有者无法控制网络质量。如果存在信号盲区,也不可能对网络进行优化,为盲区信号进行补充。而且,数据的保密性对所有者来说也是无法控制的。

与NB-IoT恰恰相反,LoRa是企业自建网络。业主可以独立控制网络质量,运营数据掌握在业主手中。他们还可以根据业务需要扩展网络。

用户无需依赖运营商即可完成LoRa网络部署,不仅布局更快,成本也更低。在社区、农场、工业园区等封闭区域,特别是NB-IoT信号较弱的室内和地下环境,LORA技术优势就突显出来了。由于LoRa技术的兴起,如果民企想要涉足远距离通信,非授权频段就是一个完美的选择。

不同的工作频段

NB-loT工作在授权频段,也就是专门分配的频段。业主不能在这个频段内发送信号。国内三大运营商:电信、移动和中国联通都参与了NB-IoT,现在华为也在大力推广这一技术。

LoRa在无证频段工作,只能在某些频段工作。NB-IOT必须由运营商提供,并且必须使用运营商的网络。这就是国内运营商支持NB-IOT技术的原因。

不同的运营成本

1 NB-loT由运营商进行网络建设,用户承担NB模块硬件费用和NB-loT运营商的网络租赁费。

2LoRa为自建网络,用户只需承担LoRa模块费用+LoRa基站费用。

模块功耗不同

1、目前NB功耗高于LORA,但具体比较与终端数据接收和发送频率有较大关系;高频应用对NB功耗影响较大,与休眠/唤醒机制关系较大,而LORA受此影响较小。

2、如果是低频采集,比如一个月一次,那么NB的功耗可以保证几年的使用寿命,完全可以支撑应用;如果是高频采集,比如每小时一次,甚至半小时,预计NB的功耗至少是LoRa的3倍以上。

NB-loT的应用场景

(1)共享单车

(2)智能抄表(业主对采集频率不高,对网络可用性没有高要求的)

(3)蓄水/管网监测

(4)智能穿戴系列

(5)智能停车

(6)道路停车检测器

(7)矿区、采掘业、郊区重工业等领域和郊区

(8)区域集中式:例如,大学、普教、园区等场所

LoRa的应用场景

(1)智能抄表(对网络可用性有高要求)

(2)道路泊车检测器

(3)野外郊区作业,如矿业、采掘业、郊区重工业等;

(4)区域集中型(用户希望建设私网)

LoRa与NB-IOT的发展前景

与NB-IOT相比LoRa仍具有一定的优势。一个是自由度,因为NB-IOT依赖于运营商的基础网络建设。在许多情况下,运营商的基础设施不在覆盖范围内,而LoRa是一个自主网络。一些公司不喜欢将数据传输给其他公司,甚至运营商,因此一些公司会选择部署自己的LoRa网络,在安全性方面LoRa更胜一筹。

虽然LoRa的口碑不如NB-IOT,但就资历而言,LoRa绝对比NB-IOT强势得多。

LoRa改变了传输功耗和传输距离的平衡,改变了嵌入式通信领域的局面。给人们一种全新的技术,可以实现远距离、长续航、大系统容量和低成本的硬件。

随着LoRa联盟的推进,LoRa的产业链已经非常成熟。从基础芯片、模块到设备制造,都有相关厂商。在中国,LoRa可能没有NB-IOT那么出名,但在世界上,LoRa是非常受欢迎的。世界上有52家运营商正在部署LoRa网络,100多个国家正在进行试点。

5月8日,工信部发布的关于推进物联网发展的通知中,明确提出要构建完整的NB-IoT产业链,并且提出了NB-IoT的覆盖目标,并且大力扶持NB-IoT的发展。NB-IoT是一个风口,NB-IoT产业链也大有可为,但还想需要网络、芯片模块、平台等共同努力促进物联网发展。


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