国内主流的窄宽带物联网技术有哪些?

国内主流的窄宽带物联网技术有哪些?,第1张

通信世界消息(CWW)物联网是“中国制造2025”的核心组成部分,而NB-IoT是目前物联网众多标准技术当中最热门、最被看好的一项技术。窄带物联网(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。

全球范围内的运营商都在寻找新的应用模式,物联网的迅猛发展给通信产业带来新的生机。与传统的蜂窝通信不同,物联网要求有海量的连接数、低的终端成本、低的终端功耗和超强的覆盖能力。物联网通信能否成功发展的一个关键因素是标准化。这些年来,不同行业和标准组织都制定了一系列物联网通信方面的标准,大的就有LTE

R12和R13的低成本终端Category0及eMTC,小的更是难以计数。但从至今的部署情况来看,无论从终端成本、终端能耗和穿透覆盖等方面,这些技术标准都难以与免授权频谱的LoRA,
Sigfox等技术相竞争。

NB-IoT的出现一下子带来了希望。NB-IoT从2015年9月在3GPP

RAN立项以后,得到全球大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应。R13的NB-IoT协议于2016年6月冻结,这标志着一个具有巨大商业前景的、世界范围统一的物联网通信标准已经产生,为今后物联网的发展提供了广大的先机。

三位作者针对中国的NB-IoT、乃至物联网的产业链发展会起到积极的作用创作的《窄带物联网:标准与关键技术》对LTE
R13
NB-IoT的整体协议做了比较详尽和全面系统的描述,涉及网络架构、物理层的各类信道、空口控制面、空口用户面、关键过程、射频指标和后续演进。不仅讲述协议中涉及的关键技术,而且对重要的、但未被采纳的候选技术也进行了对比,呈现部分标准化的过程。书中还配有大量的性能分析。

NB-IoT,即窄带物联网,是一种通信标准,旨在让物联网设备能够通过运营商网络进行工作。一般来说,它指的是使用 GSM 频谱交换数据的各种设备或传感器之间的互连。NB-IoT 是一种 LPWAN(低功率广域网)技术,不需要 "网关"。设备或传感器可以直接与运营商网络通信。在详细了解 NB-IoT 的方式和内容之前,我们先了解一下物联网和 LPWAN。
物联网(IoT):可以定义为网络中的设备。它们有可能连接了互联网,也可能不连接互联网,但它们都可以通过网络来分析、计算和传输数据,而不需要任何人类的主动参与或计算机之间的互动。

1、华胜天成

华胜天成的业务方向涉及云计算、大数据、移动互联网、物联网、信息安全等领域,业务领域涵盖IT产品化服务、应用软件开发、系统集成及增值分销等多种IT服务业务,是中国最早提出IT服务产品化的公司。

2、必创科技

无线传感器网络是物联网产业发展的基础和核心,受到国家政策的大力支持。公司是国内最早从事无线传感器网络相关产品研发、生产的企业之一。

3、凤凰光学

2016年12月9日,凤凰光学披露最新收购预案,拟以2215元/股发行3255万股,作价721亿元,购买海康科技100%股权。

海康科技的主营业务为智能控制器、物联网产品、智能设备的研发、生产和销售,其中智能控制器业务收入占比最高,物联网业务是海康科技的重点发展方向。交易后,凤凰光学将新增加海康科技的智能控制器、物联网、智能设备等业务。

4、汇顶科技

汇顶科技正式宣布进军NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄带物联网)领域,通过并购全球领先的半导体蜂窝IP提供商——德国CommSolid。

整合其全球的超低功耗移动无线基带技术优势与汇顶科技位于美国加州的射频芯片设计及相关技术研发力量,加速公司在NB-IoT领域的战略布局,为全球客户提供差异化的蜂窝物联网系统级芯片(System-on-Chips)解决方案,合力开拓千亿规模NB-IoT市场。

5、力源信息

公司拟以每股1144元的价格定增1239万股,以142亿元收购鼎芯无限35%股权,交易完成后,公司将持有鼎芯无限100%股权。交易对方承诺鼎芯无限2015年至2017年净利分别不低于3750万元、4500万元、5400万元。鼎芯无限是一家专注于物联网综合解决方案的IC产品技术型分销商。

参考资料来源:百度百科—华胜天成

参考资料来源:百度百科—北京必创科技有限公司

参考资料来源:百度百科—凤凰光学

参考资料来源:百度百科—深圳市汇顶科技股份有限公司

参考资料来源:百度百科—武汉力源信息技术股份有限公司

LoRa

LoRa(长 距离)是由Semtech公司开发的一种技术,典型工作频率在美国是915MHz,在欧洲是868MHz,在亚洲是433MHz。LoRa的物理层 (PHY)使用了一种独特形式的带前向纠错(FEC)的调频啁啾扩频技术。这种扩频调制允许多个无线电设备使用相同的频段,只要每台设备采用不同的啁啾和 数据速率就可以了。其典型范围是2km至5km,最长距离可达15km,具体取决于所处的位置和天线特性。

LoRa芯片在整个产业链中处于基础核心地位,重要性不言而喻。值得注意的是,目前美国Semtech公司是LoRa芯片的核心供应商,掌握着LoRa底层技术的核心专利。而Semtech的客户主要有两种,一是获得Semtech LoRa芯片IP授权的半导体公司;二是直接采用Semtech芯片做SIP级芯片的厂商,包括微芯 科技 (Microchip)等。

Wi-Fi

Wi-Fi被广泛用于许多物联网应用案例,最常见的是作为从网关到连接互联网的路由器的链路。然而,它也被用于要求高速和中距离的主要无线链路。

大多数Wi-Fi版本工作在24GHz免许可频段,传输距离长达100米,具体取决于应用环境。流行的80211n速度可达300Mb/s,而更新的、工作在5GHz ISM频段的80211ac,速度甚至可以超过13Gb/s。

一 种被称为HaLow的适合物联网应用的新版Wi-Fi即将推出。这个版本的代号是80211ah,在美国使用902MHz至928MHz的免许可频段, 其它国家使用1GHz以下的类似频段。虽然大多数Wi-Fi设备在理想条件下最大只能达到100米的覆盖范围,但HaLow在使用合适天线的情况下可以远达1km。

80211ah 的调制技术是OFDM,它在1MHz信道中使用24个子载波,在更大带宽的信道中使用52个子载波。它可以是BPSK、QPSK或QAM,因此可以提供宽 范围的数据速率。在大多数情况下100kb/s到数Mb/s的速率足够用了——真正的目标是低功耗。Wi-Fi联盟透露,它将在2018年前完成 80211ah的测试和认证计划。

针对物联网应用的另外一种新的Wi-Fi标准是80211af。它旨在使用从54MHz到698MHz范围内的电视空白频段或未使用的电视频道。这些频道 很适合长距离和非视距传输。调制技术是采用BPSK、QPSK或QAM的OFDM。每个6MHz信道的最大数据速率大约为24Mb/s,不过在更低的 VHF电视频段有望实现更长的距离。
ZigBee

ZigBee,也称紫蜂,是一种低速短距离传输的无线网上协议,底层是采用IEEE 802154标准规范的媒体访问层与物理层。主要特色有低速、低耗电、低成本、支持大量网上节点、支持多种网上拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。ZigBee是物联网的理想选择之一。

虽然ZigBee一般工作在24GHz ISM频段,但它也可以在902MHz到928MHz和868MHz频段中使用。在24GHz频段中数据速率是250kb/s。它可以用在点到点、星形和网格配置中,支持多达254个节点。与其它技术一样,安全性是通过AES-128加密来保证的。ZigBee的一个主要优势是有预先开发好的软件应用配 置文件供具体应用(包括物联网)使用。最终产品必须得到许可。

ZigBee技术所采用的自组织网是怎么回事?举一个简单的例子就可以说明这个问题,当一队伞兵空降后,每人持有一个ZigBee网络模块终端,降落到地面后,只要他们彼此间在网络模块的通信范围内,通过彼此自动寻找,很快就可以形成一个互联互通的ZigBee网络。而且,由于人员的移动,彼此间的联络还会发生变化。因而,模块还可以通过重新寻找通信对象,确定彼此间的联络,对原有网络进行刷新。这就是自组织网。

NB-IoT

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。

蓝牙50

蓝牙是一种无线传输技术,理论上能够在最远 100 米左右的设备之间进行短距离连线,但实际使用时大约只有 10 米。其最大特色在于能让轻易携带的移动通讯设备和电脑,在不借助电缆的情况下联网,并传输资料和讯息,目前普遍被应用在智能手机和智慧穿戴设备的连结以及智慧家庭、车用物联网等领域中。新到来的蓝牙 50 不仅可以向下相容旧版本产品,且能带来更高速、更远传输距离的优势。

2009年,无锡成立了国家传感网创新示范区,2019年,世界物联网博览会成为无锡靓丽的名片。随着过去10年间物联网硬件成本不断下降,行业门槛降低,同时伴随着基础设施不断完善,通信技术快速发展,网络能力显著提升等因素,物联网连接数迅速增长,全球物联网产业规模也随之迅速扩大,物联网产业在经历了概念驱动、示范应用引领之后,已经全面爆发。

5G 网络助力物联网深入发展

物联网为人工智能、大数据、云计算等技术融合创新提供了重要平台,正在成为互联网之后又一个产业竞争制高点。而5G、边缘计算、人工智能、大数据等加速迭代和演进,又推动物联网迎来规模化发展的窗口期和新一轮生态布局的机遇期。

“未来5G应用的80%将是物联网。目前,中国5G商用步伐加快,超百万的窄带物联网基站实现商用,连接数达15亿,并已建成全球规模最大的窄带物联网网络。”工信部副部长王志军在2019世界物联网无锡峰会上表示。

5G的到来极大地促进了物联网技术的发展。以5G为原点,随着其进一步商用,物联世界将极大丰富。依托5G网络大带宽、低时延、高可靠的特性以及每平方公里上百万的连接数量,可有效支撑车联网、智能制造、远程医疗等智能设备的即时海量连接,这也是物联网下一步发展的重要节点。

新应用层出不穷

物联网用途广泛,既助力行业发展,又与日常生活息息相关。2019世界物联网博览会展示了许多热点应用。中国电信的“5G+8K”超高清视频直播、中国移动的“5G+智能制造”模拟工厂、中国联通的5G远程医疗急救系统,吸引大批观众驻足体验。“WIoT-PARK”(物联网公园)沉浸式互动体验展区首次亮相,带来VR看无锡、5G直播、VR蹦极、罗森智慧超市、5G未来餐厅、大 健康 体检中心等多项体验展览。

5G+ 车联网

车联网通过把车和车、车和行人、车和基础设施、车和云端、车和交通指挥中心相连,将目的地周边地区的交通实时状况更准确及时地告知驾驶人,有效提升出行效率。

在博览中心B馆门口,有不少观战排队体验车联网公交。20分钟的车程,体验者感受了道路拥堵标识预警、人行道减速、行人盲区检测、路口碰撞预测等辅助驾驶功能。此外,5G无人驾驶体验区域内的自动配送物流车、自动清扫车和5G远程驾驶也吸引了众人驻足观看。

5G+ 医疗

中国移动展示的5G远程医疗系统和5G急救车模型,让参会者更直观地感受到“看病”与“治病”的变化。远程实时动态心电系统、胸痛中心急救管理系统、手持B超等物联网医疗设备摆满了展台。通过医院工作后台、监测及治疗设备、用户 APP ,医生可打破地域限制,实时获取病患的心电、血压、血氧、脉搏等信息,及时出具诊疗方案。今年5月,江苏移动就与江苏省人民医院、江苏省中医院分别签署了5G智慧医疗战略合作协议,5G急救车就是合作重点之一。5G急救车能将患者的体征、病情评估图像等信息以毫秒级速度传送至医院,同步交互高清音视频,可有效缩短院内急救响应时间,为患者争取更大生机。

5G+ 工业

在中兴通讯展区,其5G+工业园区方案利用覆盖园区的泛5G网络,实现园区内生产设备、表计、摄像头、无人机、机器人等的泛在连接,并通过物联网平台对它们进行统一管理;同时通过工单系统对园区内的异常情况进行实时控制,实现工业园区的可视化综合管控。

在5G+工业机器视觉方案中,高清摄像头在工业现场采集高清视频信号,通过5G网络传输到边缘侧进行机器视觉分析,在MEC进行边缘侧实时控制。机器视觉方案在工业现场有大量应用。如,在轮毂淬火过程中,通过高清摄像头进行轮毂淬火的视频采集,利用机器视觉分析轮毂颜色变化来判断温度是否满足淬火质量要求,实现机器视觉检测-成品质量判断-工业设备调整的闭环控制流程。

5G+ 教育

中国联通利用5G+VR,可提供网络、平台、内容及终端的全套解决方案。 结合 网络层的关键技术、平台层的分布式部署及多场景访问能力、内容层的全学科优质资源,以及终端层的多终端访问,中国联通可以为学习者打造高度开发、可交互、沉浸式的三维学习环境,真正实现教育部倡导的全时域、全空域、全受众的教学要求。

共谋物联网发展良策

物联网对网络强国、数字中国、智慧 社会 、数字经济等国家战略具有显著的支撑和辐射带动作用,成为经济发展的强大驱动力。但随着万物互联时代的到来,安全问题也随之凸显。

物联网无处不在的连接打破了传统的网络边界,5G、人工智能新技术的应用,又加剧了物联网的安全风险。当前,物联网设备基数庞大,但安全防护普遍脆弱,物联网被攻击事件屡屡发生,造成设备被控制、用户隐私 泄露 、数据被窃取,甚至造成影响基础通信网络正常运行等严重后果。保证安全已成为物联网行业 健康 发展的前提。

在2019世界物联网博览会信息安全高峰论坛上,多位专家探讨5G时代的物联网安全实践与发展。专家指出,当前物联网还需面对3个挑战。首先,自主创新上,核心技术虽有一定发展,但受制于人现状并未根本改变,攻坚克难之路仍任重道远。其次,安全可控上,国外物联网产品虽技术领先,但预置后门现象频现,安全防范之事需常抓不懈。最后,安全生态上,国内物联网生态虽日渐完善,但部分关键要素仍握于美西方,根治痛症之需仍迫在眉睫。

中国信息安全测评中心专家委员会副 主任 黄殿中表示:“物联网承载 科技 兴国战略与网络强国梦想,我们需实现自主发展、主动安全和生态体系构建的升级转型;实现由‘分块布局’向‘生态体系’转型;实现由‘受制于人’向‘自主发展’转型;实现由‘被动安全’向‘主动安全’转型。”

物联网如何改变世界?王志军表示,中国正进行新一轮物联网发展布局,将着力突破核心芯片、智能传感器、智能传输、智能信息处理、 *** 作系统等关键核心技术,从根本上提升产业核心竞争力。此外,应用先行,我国将通过规模化发展提升产业竞争力,通过标志性的应用场景示范推进产业落地,以及重点支持车联网、工业互联网等领域加快部署,强化产需对接,实现规模发展。

作为新一代信息基础设施的建设者,运营商在万物智联时代将肩负新使命,创造新价值。中国联通总经理李国华表示,首先,运营商将广泛部署5G基础设施,构建广覆盖、高性能的网络,实现全程全网;其次,运营商将是垂直行业的赋能者,与不同垂直领域的合作将更加深入,为企业和消费者提供普惠性服务;再次,为实现资源优化与价值重构,运营商将设计并实践新型商业模式,寻求合作共赢,成为商业模式的 探索 者;最后,“融合”将是万物智联时代的基调,运营商将更多承担生态建设驱动者的角色,与产业各方一道构建生态圈,实现共享发展。

END

作者:孟月

责编/版式:王禹蓉


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