2021年移动物联网有哪些发展趋势?

2021年移动物联网有哪些发展趋势?,第1张

物联网是一个超级产业,涉及领域非常多,其中又有很多细分技术,而且应用碎片化。2020年,工信部发出了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,意在推动移动物联网的规模化发展,将物联网碎片化的应用“串”起来。2020年,我国窄带物联网NB-IoT基站数和5G基站数均超过了70万个,移动物联网连接数超过了108亿。2021年,物联网发展将有哪些主要趋势?

NB-IoT仍在爬坡

目前我国NB-IoT的连接数已经超过了12亿,应用创新不断深化,水表、气表等领域应用已经达到了千万级,智慧停车、智慧路灯、智慧物流等百万级的应用领域正在不断涌现。

数据显示,目前中国电信的NB-IoT用户近8000万,NB-IoT连接数全球第一,NB市场占有率行业第一。同时,中国电信还部署了全球物联网领域首个异地多活NB-IoT设备服务平台,可提供亿级以上物联网设备服务,确保端到端业务流程安全。

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。市场研究机构CounterpointIoT的最新研究数据显示,全球移动物联网连接数将在2025年突破50亿大关,其中NB-IoT的贡献比将接近一半。

2021年,由于NB-IoT的规模应用,芯片的生产成本会进一步下降,即使考虑到近期芯片、元器件缺货,NB-IoT模组整体价格下降的趋势不会改变。随着城市管理智能化的深入,NB-IoT的商业部署只会进一步加快,这将带动提高NB-IoT基站的使用率和新基站的部署。但期望NB-IoT能够在越过1亿连接数后,产生“滚雪球”的产业效应,只是一种乐观估计,主要原因是NB-IoT的应用场景、接入平台还比较分散,从梅特卡夫定律看,NB-IoT目前处于连接数的积累阶段,发展拐点还没有到来。

同时,NB-IoT也面临一些挑战,业内人士认为这些挑战体现在NB-IoT功耗、网络覆盖、商业模式三个方面。

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前在移动物联网上,普遍采用的还是2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好,但在中等频率和高频率实时使用时并没有非常明显的优势,而NB-IoT深度待机模式的功耗和2G掉电模式相差不多。所以以目前NB-IoT模块的实际功耗看,十年的超长待机时间是无法实现的,因此在低功耗一项上,NB-IoT优势并没有预计的大,所以采用NB-IoT的动力不够强。在网络覆盖上,NB-IoT相对于2G/3G/4G网络,其覆盖范围和网络质量还需提高,这也会影响用户的使用信心。在商业模式上,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。

LoRa发力室内场景

目前,在全球范围内已超过1亿个LoRa终端接入节点,中国作为最大的物联网应用市场,占了近半的LoRa节点部署数量,在一些能源、公共安全、智慧楼宇、电力、军事工业等行业得到应用。目前,LoRa技术也正在发力于室内场景应用,这将会成为LoRa最值得期待的市场。

LoRa最早于国外起步,在欧、美等国获得应用,但是应用相对分散。相比国外,国内起步较晚,LoRaWAN 协议的标准化落地情况比较差,但是发展速度快、应用丰富、规模大。作为和NB-IoT相似的技术,LoRa的问题与挑战主要是缺少政策及运营商的大力支持,但因为LoRa有其适用的场景,连接数一直在增长。

LoRa的问题是严重碎片化,这不仅制约LoRa产业的发展,也制约着LoRa企业的发展,且目前的产品丰富度无法满足碎片化应用需求,而且国内已有应用领域的市场增量有限,需要寻找新的应用领域拓展市场。目前电力和家居行业转向通过LoRa技术来解决问题。

从LoRa产业链看,相比于其他多数的无线通信技术,LoRa技术除了技术层面上的优势以外,丰富 健康 的产业链生态也是其优势之一,目前已形成了一个从LoRa芯片、模组、网关、终端、平台、系统集成商到解决方案提供商以及互联网企业、电信运营商等共同参与的格局。

哪些领域机会更多

疫情暴发以来,非接触式的远距离测温仪、巡逻无人机、防疫机器人等物联网产品在疫情防控和复工复产中,得到了广泛运用,2021年,这些应用会进一步升级,并将向在医疗保健中发挥作用发展。Forrester的研究预测,物联网会通过可穿戴设备和传感器实现主动的医疗保健参与,这将是2021年物联网应用的一大趋势。

Forrester认为,消费者将在2021年获得更多种类的无线连接。不仅有5G和移动物联网设备,蓝牙、Zigbee和近场通信(NFC)都在解决类似的物联网使用案例。Forrester的报告指出。诸如可穿戴设备和传感器之类的互动和主动参与将激增,它们可以检测患者在家中的 健康 状况。COVID-19之后的医疗保健将以数字医疗经验为主导,并将提高虚拟医疗的有效性。在家中监视的便利性将激发消费者对数字 健康 设备的赞赏和兴趣,因为他们可以对自己的 健康 有更深入的了解。数字医疗设备的价格将变得对消费者更加友好。

由于新冠肺炎疫情,迫使许多患者留在家里或延误了必要的护理,这使慢性病得不到控制,可预防的病得不到重视。医疗机构可以利用接入物联网的医疗设备增进对患者 健康 的了解,跟踪个性化医疗的结果。

另一方面,智能办公的利用率也会大大增长,Forrester期望至少80%的公司为未来的办公室制定全面的战略,其中包括IoT应用程序以增强员工安全性并提高资源效率,例如智能照明、电源、能源、环境监控和基于传感器的空间利用率等。高流量区域的活动监视对于优先进行站点清洁,管理拥挤区域以及修改办公室布局以实现 社会 疏远非常必要。

随着移动通信技术的发展,人与人的连接正向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联背景下的连接需求空前。与此同时,2G/3G减频退网,为NB-IoT做了巨大的市场“让步”,NB-IoT作为具有低功耗、低成本、高集成度等优势的窄带物联网技术,又能够以更低成本带来更加丰富的应用场景。因此,潜在巨大的市场增量空间。
█ NB-IoT模组之基——功耗与稳定
超低功耗模组是电池供电的物联网终端能长时间工作的关键。当前,水电表、燃气表等表计采用的都是电池供电的方式,表计行业对于生产的水电表寿命要求通常为6-8年甚至更长,而NB-IoT模组作为表计内部最大的耗电源,其功耗水平的高低直接影响到表计的使用时长。随着NB-IoT终端运行时间的加长,对异常处理、环境适应、系统稳定性的要求越来越高,对模组的可靠性要求也越来越苛刻。因此,NB-IoT模组的可靠性是物联网设备终端的核心要求。
█ 千锤百炼,造就超高可靠性
作为NB-IoT的推进者之一,美格智能一直专注于NB-IoT模组的SoC定制,始终坚持双平台“两条腿走路”的战略规划。针对于以上问题,美格智能直面行业合作伙伴需求与挑战,就多款NB-IoT模组在严苛的温湿度环境下进行了可靠性测试,以有效破解广大NB-IoT合作伙伴对产品维稳性的疑虑。
“数据是产品性能的主要支撑力”。本次测试美格智能主要针对于公司现有的SLM130、SLM160、SLM130X三款NB-IoT模组进行,最终通过了三个“1000小时”的苛刻量产常规测试。
1000小时常温常湿正常运维:首先,美格智能对三款(SLM130、SLM160、SLM130X)NB-IoT模组产品分别进行了常温常湿环境下的工作运行测试,测试样品联网上电开机1000小时,仍然保持着持续正常的工作运维。
1000小时高温高湿不断网:在高温测试环节,美格智能将NB-IoT模组样品装上eSIM卡和天线并置入环境试验箱,在移动网络覆盖稳定情况下以串口连接方式将模组接入电脑,以1℃/min的速率提升试验箱温度至85℃,并上电开机,通过电脑串口AT命令工具,间隔1分钟循环发生AT命令“AT+ECPING=>技术对比

1、工作频段与服务质量

对于工作频段而言,在远距离通讯中,对于LoRa来说,处于非授权频段进行工作,与其他行业的无线通讯网络相比较,在LoRa技术中融入了线性调频技术,充分确保了工作频段的低功耗性,在很大程度上,增加了通讯距离 。对于NB-IoT技术,主要是建立在蜂窝技术的基础之上,采用了1GHz之下的授权频段。

与NB-IoT相比,LoRa技术的抗干扰能力较强,且可实现多信道数据的并行处理,但无法提供与NB-IoT相同的服务质量,若想取得更高的服务质量,需要投入更多的资源。在NB-IoT技术之中,通过授权频段及同步协议,可为服务质量打下基础,而对于LoRa技术,其应用的场景不能对该技术有很高的服务质量要求。通过比较,NB-IoT更加可靠,可以为用户提供高质量服务,用户体验更佳,大部分运营商也更加青睐于NB-IoT。

2、网络覆盖范围与成本

在网络覆盖范围方面,NB-IoT覆盖面更大。在郊区,利用LoRa技术,传输距离只能达到15千米,而利用NB-IoT技术,传输距离可达35千米,超过前者的两倍。不过,在部署方面,LoRa要优于NB-IoT。对NB-IoT进行部署的时候,信号强度取决于4G/ITE的情况,比如NB-IoT无法部署在4G未覆盖的农村地区。在成本方面,虽然NB-IoT的服务质量比较好,但在频段授权方面,会花费很多的资金,在每个基站中,最少的投资资金也需要15000美金;对于LoRa技术,其服务质量不高,只能够适用于要求比较少的场景中,在部署成本方面,比NB-IoT会少很多。

3、电池寿命与频段利用率

对于IoTaWAN协议,能够按照实际的应用场景,对节点的通讯频率进行合理调整,有效降低了运行能耗,不管是蜂值电流,还是休眠电流均比较小,有效延长了电池的使用寿命。

市场定位

1、LoRa技术

在LoRa技术中,其协议具有一定的独特性,能够根据客户的需求,及时做出相应的改变,在网络部署方面, 花费的成本也相对较低。一般来说,LoRa技术可以应用在具有特殊要求的网站中,比如说:企业以及政府机构等。LoRa技术具有较强的灵活性,也比较经济实惠。不仅如此,LoRa可以满足定位跟踪额的需求,功耗比较低,其连接量比较大。

在我国的各个城市中,具有诸多的高速公路,各个国道和省道 也正在不断的发展中,在这样的背景下,出现了智慧道路。在LoRa技术的基础上,提出了智慧道路的想法,利用LoRa信号覆盖,能够有效处理道 路中诸多的突发情况,缓解了交通拥堵现象。

(1)应急终端

在道路中,一旦出现车祸,又或者车辆出现问题的情况下,在路灯杆中,经过应急终端的安装,可以向道路管理云平台发送相应的求助请求信息。在道路管理云平台中,经过接收相应的请求之后,得䀐GIS,可以准确掌握事发地点,进而安排适合的人员,准确 到达事发地点,有效处理交通事故。

(2)手机APP用户端

在APP客户端中,用户能够接收道路管理云平台所发送的交通情况信息,在道路管理云平台中,可以向自己 车辆发送其所在路段的交通信息,在智慧道路中,提供的信息比较准确。

(3)道路管理云平台

对于道路云平台,主要的功能包括两方面,第一,接收应急终端的求助请求;第二,在APP客户端中,为客户及时反馈路况。

2、NB-IoT技术

NB-IoT是基于蜂窝技术建立的,其服务质量比较高,受到诸多运营商的认可。由于国际标准的指定,在加上监管政策的实施,运营商对NB-IoT技术进行了大力推广,在网络部署中,NB-IoT技术得到了广泛应用,在公网以及运营商级的相网络中,NB-IoT技术具有明显的优势。如今,在市场中,经过NB-IoT技术的应用,可以满足低传递速率的场景,还能满足时间延长较少的场景,具体的应用实例如下。

以NB-IoT为基础,这样的智慧消防栓能够有效弥补传统消防栓的不足,尤其是消防栓偷水、漏水、倾斜撞倒、故障检测等方面的问题。对于NB-IoT技术,应用在智慧消防栓的时候,主要优势为以下几个方面。

(1)状态监测 监测城市各街道消火栓状态,以及电源、水压是否正常、完好;消火栓开水监测及开水持续时间监测;消火栓完好监测(倾斜、撞倒);

(2)异常实时报警 出现突发情况,系统自动发出报警信息,通知相关人员对有安全隐的地点采取紧急措施,避免出现意外;

(3)偷水漏水监测 硬件方案内置感应传感器,可感应消火栓转轴的拧动,从而获取消火栓的阀位开关度,监测偷水漏水。

(4)人员识别 通过在嵌入式主板集成RFID识别器,并为每个维护管理人员配备相应的IC卡,可精确判断消防栓的开闭是否属于正常维护,实现智能化管理。

(5)地图精确定位 系统架构GIS地理信息系统平台,将消防辖区内消防栓数据定位在地图上,直观显示每个消防栓地理位置以及状态。

3、LoRa与NB-IoT的共同发展

经过大量的分析可知,LoRa与NB-IoT有着自己的技术特点,其市场特性也是不同的,在这两者中,技术都不是完整的,根据目前物联网发展的情况可知,LoRa与NB-IoT的共同发展是未来的发展方向,经过这两项技术的联合应用,可以优势互补,进而建立更加健全的物联网网络层,扩大物联网的立体格局。

综上所述,在物联网市场中,经过LoRa、NB-IoT技术的应用,开创了物联网的新格局,促进了各个行业的发展。对于LoRa技术,可以有效应用在网络部署中,而NB-IoT技术的服务质量比较高,在公用网络值得推广使用。

微博@中国日报网 图

8月3日,第五届“华为亚太创新日”在中国成都举行。华为公司董事、战略研究院院长徐文伟在会上透露,截至8月底,华为在全球已经签订了50多个5G的商用合同,已发货20多万个5G基站,近三分之二的5G基站由华为建设。

徐文伟介绍,50多个5G合同其中28个来自欧洲,11个来自中东,6个来自亚太,4个来自美洲,1个来自非洲。

徐文伟认为,华为的5G为什么能够做到行业最领先主要基于三个因素。

首先是是投得早。华为在09年就开始进行5G的研究,那一年4G刚刚开始投入商用。

第二个是投得多。过去10年,累计在5G上面已经投入了40亿美元。

第三个是投入的深度。在5G的研究上,华为不仅仅是做产品,更重要的是华为早期就积极参与标准的制定,同时贯穿整个5G的基础研究。

同时,从芯片到材料,从散热到算法,很多方面都是需要华为做出从无到有的 探索 ,背后都是厚积薄发的累积和投入。

徐文伟称,随着摩尔定律和香农定律接近极限,通信行业面临瓶颈和挑战,华为的创新战略是:从基于客户需求的技术和工程创新的10时代,迈向基于愿景驱动的理论突破和基础技术发明的创新20时代。

创新10的核心理念是:基于客户需求和挑战,是技术创新,工程创新,是产品与解决方案的创新,是从1到N的创新。核心是帮助客户和合作伙伴增强竞争力,帮助客户增加收益或者降低成本,帮助客户实现商业成功。过去华为无论在无线、光网络、还是智能手机领域,都有大量的工程和技术创新,为客户带来的极大的商业价值以及产生了巨大的 社会 价值。

创新20的核心理念是:基于对未来智能 社会 的假设和愿景,打破制约ICT发展的理论和基础技术瓶颈,是实现理论突破和基础技术发明的创新,是实现从0到1的创新。

徐文伟称,创新20的核心是基于愿景的理论突破和基础技术的发明,而理论突破和基础技术发明源头之一是学术界,工业界提出的挑战和向大学进行研究的投资是助推器。理论突破和技术发明的不确定性非常高,这种不确定性的性质就决定了不能是封闭的创新,需要一起分享成果,共享能力。华为创新20的思想理念是“开放式创新、包容式发展”,大学和研究机构,学术界,工业界联合起来,共同推动。

以下为徐文伟发言实录

女士们,先生们,大家好,

感谢各位参加亚太创新日。成都是大熊猫的故乡,也是创新之都,早在公元前250年,都江堰就是古代人民通过创新造福人类的奇迹,今年我们聚集创新之都讨论创新和未来智能世界,以及 科技 带给我们的变化。

人类 社会 即将进入智能 社会

十年前的我们,都不曾预测 科技 给到每个人的今天的生活带来了如此大的变化和便利。同样,站在今天看明天,未来仍旧让人充满期待。我认为未来二三十年人类 社会 将演变成一个智能 社会 ,智能 社会 有三个特征,万物感知、万物互联、万物智能。

在智能 社会 ,万物可感,感知物理世界,并转变为数字信号;网络联接万物,将所有数据实现在线联接;基于大数据和人工智能的应用将实现万物智能。

由于有了先进的ICT技术,这三大特征才能实现。ICT基础设施(比如5G,物联网,AI等)将是智能世界的基石。

万物互联:5G构筑智能世界的底座

在万物互联中,5G作为连接一切的技术,构筑着智能世界的底座。而5G的发展正好处在了全球各行各业数字化转型的关键时期。人类工业化发展走到今天,正在从过去的机械化、电力化,走向自动化、数字化、智能化。可以说,5G技术到来恰逢其时。

一方面,5G可以在传统的连接的基础上提供大带宽、低时延。为不同应用提供切片,这一全新功能,使它可以适配各种复杂的行业应用场景。毫无疑问,5G技术真正为智能化 社会 提供了一个强大的连接底座。

同时,我们也看到,在各行各业智能化的过程中,需要大量使用到云、人工智能、大数据分析,以及边缘计算这样一些新的技术。这些新的技术手段,正是因为有了5G的支撑,应用场景将大幅度地增加,应用效率也会大幅度提升。

有了5G的支撑,不论是云、人工智能、还是边缘计算,都会真正把威力释放出来,且无处不在。5G与这些关键技术相融合,将极大加快各行各业的数字化和智能化进程。

5G让矿山更安全

5G在各行各业中的应用已经非常多了,但我与大家分享一个最新的案例。这个是内蒙古的一个稀土矿山。大家都知道矿山所处地区的气候非常恶劣,现场环境也是非常复杂。在矿山的这些矿车,经常处在一个不安全的环境下运行。我们看到的这个稀土矿山,总共有30辆矿车,每个矿车要配四个司机2班倒。矿山运营者遇到的困难也不少。

第一个就是安全事故频发。矿山自然条件非常恶劣,即便最老练的司机,也难免发生安全事故。第二个是工作效率低下。即便最有经验的司机,时速也只能跑十公里,这是规定的安全速度。第三个问题是成本高。每个司机一年要25万,平均2万块钱一个月,这也许是中国最贵的司机。即便是这样,也还招不到人,因为条件太艰苦没有人愿意去。

如今, 5G网络装备的无人驾驶矿车,省去了为每个车的司机支付的100万人民币。此外,车辆行驶的速度可以提高到35公里,效率大幅度提高。更重要的是由于无人驾驶,经济上大幅度节省,避免了人员伤亡。

每一次技术的发展是为了帮助人类,而不是取代人,最终都是让人类 社会 变得更好。

华为5G遍布全球

在此,也给各位汇报一下,最新的5G情况,感谢全球运营商客户、伙伴对华为在5G方面的信任与支持。截至8月底,我们在全球已经签订了50多个5G的商用合同。从欧洲到中东到亚太,全球很多运营商都已经积极开始了5G网络部署。

华为的5G为什么能够做到行业最领先:

首先是是投得早。我们在09年就开始进行5G的研究,那一年4G刚刚开始投入商用。

第二个是投得多。过去10年,累计在5G上面已经投入了40亿美元。

第三个是投入的深度。在5G的研究上,我们不仅仅是做产品,更重要的是我们早期就积极参与标准的制定,同时贯穿整个5G的基础研究。

同时,从芯片到材料,从散热到算法,很多方面都是需要我们做出从无到有的 探索 ,背后都是厚积薄发的累积和投入。

万物智能:为世界提供无所不及的智能

在万物智能中,基于大数据和人工智能的应用,让智能无所不及。根据华为GIV2025全球产业洞察预测,到2025年新增数据量180ZB,是2018年新增数据量的18倍,以及每年10倍算力的递增,带来了大量异构计算的需求。

华为厚积薄发,坚定不移地战略投入智能计算,持续取得了创新突破。今年1月9日,我们发布了Kunpeng920,业界最高性能ARM-Based CPU

2018年,面向终端领域,我们发布了麒麟980芯片,推出了世界上首款AI手机,把手机推向智慧新高度。

面向AI领域,我们发布了升腾310芯片,以覆盖芯片、芯片使能、框架和应用的全栈能力,以及包括公有云、私有云、边缘计算、物联网行业终端以及消费终端等全场景的产品和服务,提供经济且充裕的算力,像电力那样方便获得AI算力,实现各行行业的普惠AI。

Kunpeng 920

业界最高性能ARM-Based CPU

鲲鹏920,带来了高性能、高吞吐、高集成、高能效的创新突破,把计算推向新高度。基于ARM架构授权,由华为自主设计完成,是业界最高性能CPU。

看得见的产品,看不见的是背后的技术

正如刚才所说,与5G一样,我们看到的是产品,而,冰上之下的技术才是真正的竞争力。数学、芯片设计、材料、散热等,这些是背后的基础能力。

华为有60多个基础技术实验室,700多数学博士,200多物理和化学博士;数学的算法的突破决定了SingleRAN的诞生。早在1991年,华为就设计了第一片ASIC芯片并成立了芯片设计室。

材料的抗腐蚀研究,让华为产品适应各种环境,石墨烯的研究,让电池散热效率大幅提升;无风扇的散热设计,让基站的体积降低30% ……

华为创新理念升级:从1到N迈向从0到1

随着摩尔定律和香农定律接近极限,通信行业面临瓶颈和挑战,华为的创新战略是:从基于客户需求的技术和工程创新的10时代,迈向基于愿景驱动的理论突破和基础技术发明的创新20时代。

创新10的核心理念是:基于客户需求和挑战,是技术创新,工程创新,是产品与解决方案的创新,是从1到N的创新。核心是帮助客户和合作伙伴增强竞争力,帮助客户增加收益或者降低成本,帮助客户实现商业成功。过去华为无论在无线、光网络、还是智能手机领域,我们都有大量的工程和技术创新,为客户带来的极大的商业价值以及产生了巨大的 社会 价值。

以愿景假设+技术突破为方法论

那么,再回到一开始智能世界的特征。我们首先从愿景假设出发,研究未来人们是如何生活、工作、 娱乐 、保健等,提出问题,带着问题找技术,带着问题捕捉未来的技术方向和商业机会,期望能够孵化出新产业和新产品形态,研究未来智能世界。围绕信息的全流程,研究和发掘未来的技术,从信息的产生、存储、计算、传送、呈现,一直到信息的消费。

以开放式创新、包容式发展为思想理念

那么,什么是华为创新20?具体来说:

创新20的核心是基于愿景的理论突破和基础技术的发明,而理论突破和基础技术发明源头之一是学术界,工业界提出的挑战和向大学进行研究的投资是助推器。理论突破和技术发明的不确定性非常高,这种不确定性的性质就决定了不能是封闭的创新,需要一起分享成果,共享能力。

华为创新20的思想理念是“开放式创新、包容式发展”,大学和研究机构,学术界,工业界联合起来,共同推动。

以大学合作、技术投资为战略举措

华为成立战略研究院,统筹创新20的落地。我们将采取“支持大学研究、自建实验室、多路径技术投资“等多种方式实现创新20,把工业界的问题、学术界的思想、风险资本的信念,整合起来,共同创新。

今天的我们,需要理论的突破,需要新的基础技术的发明。智能世界,道阻且长。我们将继续去 探索 未知的新世界,勇敢地航向前人所未至的领域。再次欢迎大家参加亚太创新日,祝各位成都之行愉快,谢谢!


本文分享自华为云社区《一文带你了解NB-IoT标准演进与产业发展》,作者:万万万。

我们都知道,物联网的场景和手机、电脑在使用的传统互联网是不太一样的。那么,就无线通信场景而言,物联网有什么样的特点呢?首先,感知层的物联网设备在进行数据收发的时候,那些数据包是比较小的,并且收发的频率也是比较低的,有的时候每天只需要发送不到十个数据。其次,为了提高物联网设备的使用寿命,这些设备对能源的消耗是比较小的,所以这也要求设备在通信的时候功耗也是要比较低的。

总结起来,就是无源、小包、偶发的通信需求。基于这样的场景需求,就要求通信网络必须要是功耗低,覆盖广的,也就是LowPowerWideArea的场景。

在LPWA场景当中,当下最热门的一项技术莫过于NB-IoT通信技术。它被广泛使用于现如今的公共事业、城市管理当中,所以了解NB-IoT的技术细节以及解决方案对学习物联网就显得很重要了。

本文将带大家详细了解NB-IoT标准演进与产业发展。

NB-IoT技术标准最早是由华为和沃达丰主导提出来的,之后又吸引了高通和爱立信等一些厂家。从一开始的NB-M2M经过不断的演进和研究,在2015年的时候演进为NB-IoT,在2016的时候,NB-IoT的标准就正式被冻结了。当然,NB-IoT的标准依然在持续的演进当中,在17年的R14当中就新增了许多特性,到了R14版本,NB-IoT具有了更高的速率,同时也支持站点定位和多播业务了。在2020年7月9日最新召开的会议上,NB-IoT这项技术已经被正式接纳为5G的一部分了。

这一事件对于NB-IoT来说有一个什么样的好处呢?当NB-IoT这项技术被归为5G的标准之后,也就是说,即使是通过NB-IoT接入网络的物联网设备,最终也可以连接5G核心网,享受5G的边缘计算、网络切片等一些服务。所以,这一事件对于NB-IoT来说是非常非常重要的。但是由于现阶段的NB-IoT并不支持接入5G网络,所以该技术在后续仍需要经过不断的演化和技术的演进才能进入5G网络当中。

图1全球运营商LPWA技术选择分布

从上图可知,全球大多数的运营商在进行LPWA技术选择的时候都是先选择去部署一张NB-IoT的网络,之后再去部署一张eMTC的网络。其原因在于运营商都是倾向于先去部署一张他们本来没有的网络,因为之前没有像NB-IoT这样的网络去支持低功耗广域网的场景,并且也从来没有专门为了设备去设计一张网络供物联网终端设备来使用。

之前所使用的运营商网络其实都是给人来使用的,为了方便人们的通信,所拥有的语音通信以及越来越高的传输速率等等。但是NB-IoT不一样,这张网络速率是非常慢的,人类去使用的话体验肯定是非常差的,但是这张网络对于底层的设备来说是非常合适的。原因之一是因为覆盖范围非常广,另一个原因是能耗低,速率低等。至于eMTC这张网络,它的速率相对于NB-IoT是要高的,并且还支持语音通信,所以它与用户现在正在使用的2G网络是比较相近的。所以在2G网络退网之后,运营商就可以选择使用eMTC去代替2G网络来进行使用,这就是大部分运营商选择先部署NB-IoT网络再部署eMTC网络的原因。

对于运营商来说,除了有选择技术的问题之外,另一个就是频谱选择的问题,因为这是一个避不开的问题。如果要满足低功率广域网的场景的话,网络的频段要够低,因为它既要满足广覆盖,还要满足网络的穿透性。大部分感知层的物联网设备,像气表、水表等,它们是被放在厨房的柜子里的,相当于是被层层遮蔽的,如果网络穿透力不够的话是没有办法跟设备进行连接的。

图2全球运营商NB-IoT频谱选择

同时,频段越低穿透性越强,频段越高穿透性越弱。所以由图2可以看到,对于运营商来讲,他们相当于把最合适的一部分频段都拿出来了。所以大部分的运营商都是在700到900M这一部分也就是SubG频段来进行部署。当然,也有少数的部分像中国联通他有一部分是放在1800M。所以在上文中提到的,NB-IoT网络主要是部署在SubG频段的,而不是说全部都是在SubG频段原因就在于此。

另外,由于NB-IoT的网络是基于4GLTE的网络的。所以运营商会在4G的基站中选择一部分基站去做软件升级来作为NB-IoT的基站。但是中国联通不一样,因为中国联通的4G基站就是基于3G基站升级得到的。所以就相当于它可以直接使用3G1800MHz的基站升级得到NB-IoT的基站,所以联通经过基站平滑升级之后,就直接在1800M使用NB-IoT网络,节省了很大的成本。这也就是为什么中国联通可以在1800MHz部署NB-IoT网络。

除了网络技术,基站和频段之外,如果想要使用这个网络也得有支持设备与基站连接的芯片。所以华为早在R13就推出了Boudica120芯片,由于它推出的比较早,所以芯片的功能并不是特别强,只支持SubG频段,并且也不支持移动性这些在R14才演进的特性。所以基于R14的一些新特性,华为又推出了Boudica150芯片来满足新特性的使用。

图3NB-IoT产业生态

图3为NB-IoT技术的应用情况,其实NB-IoT所涉及的领域是比较多的。像水表、气表、路灯、智能停车等等应用当中都有涉及。


带物联网的PLC首推上海繁易,他们的产品最牛的地方就是支持物联网,不光屏,PLC也可以通过以太网,3G,4G方式上网,还有自主研发的物联网软件平台,上海繁易在这个工业物联网领域积累快20年,很多行业都有解决方案,可以打他们400咨询一下,看看能不能满足你需求。你也可以百度一下。

奉贤区柘林镇临海村附近的联通基站约3500个。
截至2019年底,联通4G基站总数达到141万个(含4G室外站及室分信源),其中LTE 900MHz基站24万个,4G网络深度覆盖和农村广覆盖能力显著提升;累计开通NB-IoT基站20万个,物联网业务承载能力显著增强;
截至2022年底,中国联通已拥有117万个5G基站,占到全球30%左右。


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