什么是窄带物联网(NB-IoT)?
基于蜂窩的窄帶物聯網(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)儼然已成為萬物互聯網絡的一個重要分支,作為 IoT 領一個新興的技術,NB-IoT 構建于蜂窩網絡,只消耗大約 180KHz 的帶寬,可直接部署于 GSM 網絡、UMTS 網絡或 LTE 網絡,以降低部署成本、實現平滑升級。
NB-IoT 支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接,也被叫作低功耗廣域網(LPWA),支持待機時間長、對網絡連接要求較高設備的高效連接。據說 NB-IoT 設備電池壽命可以提高至至少 10 年,同時還能提供非常全面的室內蜂窩數據連接覆蓋。
一、NB-IoT 的前景與優勢
移動通信正在從人和人的連接,向人與物以及物與物的連接邁進,萬物互聯是必然趨勢。然而當前的 4G 網絡在物與物連接上能力不足。事實上,相比藍牙、ZigBee 等短距離通信技術,移動蜂窩網絡具備廣覆蓋、可移動以及大連接數等特性,能夠帶來更加豐富的應用場景,理應成為物聯網的主要連接技術。作為 LTE 的演進型技術,4.5G 除了具有高達 1Gbps 的峰值速率,還意味著基于蜂窩物聯網的更多連接數,支持海量 M2M 連接以及更低時延,將助推高清視頻、VoLTE 以及物聯網等應用快速普及。蜂窩物聯網正在開啟一個前所未有的廣闊市場。
對于電信運營商而言,車聯網、智慧醫療、智能家居等物聯網應用將產生海量連接,遠遠超過人與人之間的通信需求。
NB-IoT 具備四大特點:一是廣覆蓋,將提供改進的室內覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT 比現有的網絡增益 20dB,覆蓋面積擴大 100 倍;二是具備支撐海量連接的能力,NB-IoT 一個扇區能夠支持 10 萬個連接,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優化的網絡架構;三是更低功耗,NB-IoT 終端模塊的待機時間可長達 10 年;四是更低的模塊成本,企業預期的單個接連模塊不超過 5 美元。
NB-IoT 聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯網(IoT)市場,是一種可在全球范圍內廣泛應用的新興技術。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構優等特點。NB-IoT 使用 License 頻段,可采取帶內、保護帶或獨立載波三種部署方式,與現有網絡共存。
因為 NB-IoT 自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優勢,使其可以廣泛應用于多種垂直行業,如遠程抄表、資產跟蹤、智能停車、智慧農業等。3GPP 標準的首個版本預計在今年 6 月發布,到時候將有一批測試網絡和小規模商用網絡出現。
二、NB-IoT 的需求與發展
隨著智能城市、大數據時代的來臨,無線通信將實現萬物連接。很多企業預計未來全球物聯網連接數將是千億級的時代。目前已經出現了大量物與物的聯接, 然而這些聯接大多通過藍牙、Wi-Fi 等短距通信技術承載,但非運營商移動網絡。為了滿足不同物聯網業務需求,根據物聯網業務特征和移動通信網絡特點,3GPP 根據窄帶業務應用場景開展了增強移動通信網絡功能的技術研究以適應蓬勃發展的物聯網業務需求。
我們正進入萬物互聯(IoT)的時代,這對于整個移動通信產業來說是一個巨大的機會。無論是運營商大咖,還是設備商巨頭,都在展示各自的物聯網解決方案和在不同垂直行業的應用。
當然,實現這一切的基礎,是要有無處不在的網絡聯接。運營商的網絡是全球覆蓋最為廣泛的網絡,因此在接入能力上有獨特的優勢。然而,一個不容忽視的現實情況是,真正承載到移動網絡上的物與物聯接只占到聯接總數的 10%,大部分的物與物聯接通過藍牙、Wi-Fi 等技術來承載。
為此,產業鏈從幾年前就開始研究利用窄帶 LTE 技術來承載 IoT 聯接。歷經幾次更名和技術演進,2015 年 9 月,3GPP 正式將這一技術命名為 NB-IoT。MWC2016 上,NB-IoT 首次亮相,受到矚目,運營商和設備商紛紛為其站臺和背書。
從技術層面上來講,NB-IoT 有 4 大技術優勢。首先是覆蓋廣,相比傳統 GSM,一個基站可以提供 10 倍的面積覆蓋;其次是海量連接,200KHz 的帶寬可以提供 10 萬個聯接;第三是低功耗,使用 AA 電池便可以工作十年,無需充電;第四是低成本,模組成本小于 5 美金。
據了解,NB-IoT 可以廣泛應用于多種垂直行業,如遠程抄表、資產跟蹤、智能停車、智慧農業等。隨著 3GPP 標準的首個版本在 6 月份發布,將有一批測試網絡和小規模商用網絡出現。NB-IoT 將在多個低功耗廣域網技術中脫穎而出。
此外,越來越多的行業已經在使用物聯網技術提高效率,提升客戶滿意度并降低運營成本。例如,汽車零部件、家用電器及安全系統制造商博世已經將很多產品線連接起來,并從移動互聯技術,尤其是車聯網領域的崛起中直接獲益。
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為了迎接物聯網領域的巨大機遇,整個產業不僅需要推動技術創新,還需要推動商業模式創新和跨行業協作。由于用例、應用和商業模式紛繁多樣,物聯網市場將比移動市場更加碎片化。
總結
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