NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)即窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),是一種低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(LPWA Protocol),基于蜂窩技術(shù),用于連接使用無線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的各種智能傳感器和設(shè)備,聚焦低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場,可以推廣到全球范圍應(yīng)用的新興技術(shù)。5G時代,NB-IoT將成為兵家必爭之地。
NB-IoT的誕生
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在說NB-IoT之前,我們首先要了解什么是IoT。
IoT是Internet of Things即物聯(lián)網(wǎng)的簡稱。物聯(lián)網(wǎng)是指通過各種信息傳感設(shè)備,采集任何需要監(jiān)控、連接、互動的物體或過程的聲、光、熱、電、力學(xué)、化學(xué)、生物、位置等各種需要的信息,按照約定的協(xié)議,將物體與互聯(lián)網(wǎng)連接起來,進(jìn)行信息的傳遞和交換,實現(xiàn)物與物、物與人的連接,進(jìn)而實現(xiàn)對物品或過程的智能化識別、感知、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。
物聯(lián)網(wǎng)其實是一個非常寬泛的名詞,物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)根據(jù)傳輸距離的不同可以分為短距離通信技術(shù)和廣域網(wǎng)通信技術(shù),根據(jù)傳輸速率的不同,又可將物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行高、中、低速的區(qū)分。業(yè)界將低速率業(yè)務(wù)市場歸納為LPWAN(Low Power Wide Area Network),即低功耗廣域網(wǎng)絡(luò),可以用低比特率進(jìn)行長距離通信的無線網(wǎng)絡(luò)。
NB-IoT就是一種聚焦于低功耗廣域網(wǎng)通信技術(shù),也稱為窄帶物聯(lián)網(wǎng),是3GPP專為運營商定制的LPWA蜂窩解決方案,采用超窄帶、重復(fù)傳輸、精簡網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等設(shè)計,以犧牲一定速率、時延、移動性能等獲取面向LPWA物聯(lián)網(wǎng)的承載能力,它具備低成本、低功耗、覆蓋廣、接入多等特點。
NB-IoT 特點與發(fā)展前景
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NB-IoT通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、采用超窄帶設(shè)計、半雙工模式、重傳機制和PSM節(jié)能模式等優(yōu)化技術(shù),使之具有廣覆蓋、低功耗、低成本、大連接的特點,廣泛應(yīng)用于低速率、無語音、電池供電、移動性要求不高的物聯(lián)網(wǎng)場景,未來大部分的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將集中于此類場景。
· 廣覆蓋
相比傳統(tǒng)的GSM,一個基站可以提供100倍的覆蓋面積,一個NB-IoT基站可以覆蓋10Km的范圍,同時NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益,能覆蓋到地下車庫、地下室、地下管道等信號難以到達(dá)的地方。
·海量連接能力
NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接,支持低延時敏感度、低設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。
· 低功耗
NB-IoT借助PSM和eDRX可以實現(xiàn)更長待機。其中PSM(Power Saving Mode,節(jié)電模式)是Rel-12中新增的功能,在此模式下,終端仍舊注冊在網(wǎng)但信令不可達(dá),從而使終端更長時間駐留在休眠狀態(tài)以達(dá)到省電目的。eDRX是Rel-13中新增的功能,進(jìn)一步延長終端在空閑模式下的休眠時間,減少接收單元不必要的啟動,相對于PSM,大幅度提升了下行可達(dá)性。
從技術(shù)特點上看,NB-IoT的部署方式更為快捷、靈活;從成本和市場推廣上看,NB-IoT可直接部署于2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò),現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)基站的射頻與天線可以復(fù)用。與傳統(tǒng)的2G/3G/4G蜂窩通信模式相比,NB-IoT自身具備的低功耗、覆蓋廣、成本低、接入多等優(yōu)勢,使其可以廣泛應(yīng)用于多種行業(yè),如公共基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)(遠(yuǎn)程抄表、井蓋監(jiān)控、智能路燈等)、交通運輸(智能停車、道路收費等)、環(huán)境保護(hù)(環(huán)境監(jiān)測、野生動物監(jiān)測、有害物質(zhì)監(jiān)測等)、智慧農(nóng)業(yè)等。
NB-IoT與5G通信的三大應(yīng)用場景中的海量物聯(lián)、大規(guī)模機器類通信均契合,2019年7月,3GPP正式向ITU-R提交5G候選技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提案,其中NB-IoT被正式納入5G候選技術(shù)集合,作為5G的組成部分與NR(New Radio)聯(lián)合提交至ITU-R。此次NB-IoT技術(shù)被正式納入5G候選技術(shù)集合,預(yù)示著NB-IoT具備平滑過渡到5G的能力,將作為5G時代的重要場景化標(biāo)準(zhǔn)持續(xù)演進(jìn),并在5G時代扮演重要的萬物互聯(lián)角色。
NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈情況
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NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈主要由芯片、模組、終端、運營商、云平臺等環(huán)節(jié)組成,隨著toB相關(guān)行業(yè)的應(yīng)用升級,產(chǎn)業(yè)規(guī)模將不斷擴(kuò)大。
· 芯片
國內(nèi)NB-IoT主流芯片廠商有華為海思、聯(lián)發(fā)科、紫光展銳、中興微等。由于芯片產(chǎn)業(yè)化功能細(xì)分,芯片IP授權(quán)、芯片設(shè)計、協(xié)議棧開發(fā)等服務(wù)規(guī)模擴(kuò)大,初創(chuàng)型NB-IoT芯片廠商相繼出現(xiàn)。華芯擁有成熟的NB-IoT 解決方案,可以為初創(chuàng)型芯片廠商提供成熟的方案,并協(xié)助完成芯片設(shè)計及量產(chǎn)技術(shù)支持。
· 模組
NB-IoT模組是產(chǎn)業(yè)鏈的重要環(huán)節(jié),主要廠家有中移物聯(lián)、有方科技、利爾達(dá)等。NB-IoT模組如今逐漸向小尺寸、具備主控功能、低成本方向發(fā)展,在市場競爭不斷加大的情況下,主流芯片廠家將推出下一代產(chǎn)品,預(yù)計模組價格下降到2G模組水平,推動NB-IoT產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展。
· 終端產(chǎn)品
目前NB-IoT終端產(chǎn)品應(yīng)用在各行各業(yè),如水、電、氣等行業(yè)的智能表計,智能門鎖,終端定位等,未來隨著NB-IoT網(wǎng)絡(luò)升級和覆蓋水平提高,NB-IoT終端產(chǎn)品將不斷向C端市場擴(kuò)展,更好的滿足用戶多樣化需求。
· 運營商
國內(nèi)三家運營商非常重視NB-IoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入,中國移動、中國電信在城市范圍基站部署數(shù)量相當(dāng),并不斷的加強網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。在用戶比較關(guān)心的資費方面,三家運營商NB-IoT業(yè)務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)資費大體相當(dāng),但各家在定價策略上略有不同,根據(jù)在網(wǎng)時長、項目規(guī)模會給予一定折扣,短期內(nèi)不會出現(xiàn)運營商的價格戰(zhàn)。
· 云平臺
物聯(lián)網(wǎng)云平臺比較知名的有阿里云、華為云等,目前國內(nèi)運營商也在大力布局云平臺及應(yīng)用,實現(xiàn)自有業(yè)務(wù)閉環(huán),例如中國移動的OneNET、中國電信的天翼云、中國聯(lián)通的沃云,運營商在對某些垂直行業(yè)的整合及應(yīng)用上具有一定優(yōu)勢。
NB-IoT行業(yè)應(yīng)用分析
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2019年5月8日,工信部、國資委《關(guān)于開展深入推進(jìn)寬帶網(wǎng)絡(luò)提速降費 支撐經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展2019專項行動的通知》(工信部聯(lián)通信〔2019〕94號)的“重點任務(wù)”中進(jìn)一步明確表示:“面向物流等移動物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求,進(jìn)一步升級NB-IoT(窄帶物聯(lián)網(wǎng))網(wǎng)絡(luò)能力,持續(xù)完善NB-IoT網(wǎng)絡(luò)覆蓋。建立移動物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展監(jiān)測體系,促進(jìn)各地NB-IoT應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。組織NB-IoT優(yōu)秀應(yīng)用案例征集活動,推廣典型應(yīng)用。鼓勵行業(yè)間、產(chǎn)業(yè)鏈各方加強合作,推動車聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用規(guī)模發(fā)展,支撐智能制造”。
NB-IoT作為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的先行者,目前主要集中在toB場景的垂直行業(yè)。表計、消防、智慧城市NB-IoT比較成熟,規(guī)模發(fā)展迅速,市場認(rèn)可度高;共享行業(yè)、金融行業(yè)NB-IoT具有替代2G的能力,市場有發(fā)展?jié)摿?;智能家居行業(yè)以家庭為單位,市場空間大;車聯(lián)網(wǎng)、智能穿戴等行業(yè)由于移動性、語音的要求,NB-IoT無法替代2G,需要eMTC、LTE-Cat1技術(shù)承載。
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