窄带宽途没有之一新一代物联网NBIOT最通俗的讲解.docx
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窄带宽途没有之一新一代物联网NBIOT最通俗的讲解
窄带宽途,没有之一!
新一代物联网NB-IOT最通俗的讲解
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“窄带物联网”Narrow-BandIoT(NB-IoT),自2017年下半年开始将迎来“窄带宽途”的时代6月中旬,工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》。
要求到2017年末,我国NB-IoT基站规模要达到40万个,到2020年,我国NB-IoT基站规模要达到150万个,实现全国覆盖。
由此三大运营商和媒体近期都在谈论NB-IoT,关于NB-IoT的文章满天飞。
那么NB-IoT技术为什么如此受关注,究竟什么是NB-IoT?
下面就用最通俗的语言讲解一下NB-IoT的三生三世。
1、要讲NB-IoT得先讲物联网及物联网的连接物联网是由物主动发起传送、物物相连的互联网,人主动控制信息传送(如PAD等)非物联网范畴。
依据这个概念出现了物连物(M2M)和物主动连人(M2P)的连接新时代。
可以说自2017年开始的十年将是物联网发展的黄金十年,物联网将成为近十年经济增长的动力之源。
这里讲的物联网应该加一个限定条件,即在授权频段上的蜂窝物联网(CIOT:
CellularInternetofThing)。
所以在本文后文将蜂窝物联网简称为“物联网”,非授权频段的LORA等与近距离通信Zigbee等不在本文讨论范围。
物联网早期没有专门的物用网络,而使用当时流行的人与人通信的GSM技术,但GSM技术太陈旧了,而物用设备的连接要远远大于人用网络连接,随着物用设备的增多就会存在物与人争用信道的情况,会造成人用网络感知的降低,并且早期的蜂窝移动网尤其是2G网络已经不能给使用者带来更好的体验,很多网络运行商迟早会关掉它。
蜂窝移动通信短短几年已经由2G、3G到了发展出载波聚合的4G阶段,同时5G的研发和商用也指日可待。
但这些飞速发展的网络并不适合物联网,就速率而言它们在物联网上明显的性能过剩了,并且为了提高速率与QOS保证对设备功耗、覆盖能力做出了很大让步。
它们是专门针对人与人之间手机通信所设计的。
物与物之间的通讯,则选不需要这么复杂。
与人用网不同,物用网是需要瘦身的,简化的,并且上下行一般要求速率是对等的。
物与物之间的连接会大大超过人与人之间的连接数量,如果二者使用相同的网络,在热点区域,现有的蜂窝移动网所支持的并发连接数量会不足,会出现“网络忙”等问题,服务质量得不到保障。
2、NB-IoT的前世今生由此3GPP制定了一些增强型的标准,以适应物联网的应用,暨速率向下延伸:
错误纠正:
上面表格最后一行关于NB-IOT关于移动性的描述,应该是“无移动性”,而非“五移动性”。
这些新标准要实现“两高两低”的目标:
高覆盖能力,相对于原来GPRS系统,增加20dB的信号增益 高连接数量,连接更多的用户设备,每小区能达到50-100K的连接数量 超低功耗,终端节点要能达到5-10年的电池寿命 超低成本,终端芯片的目标定价为1美元,模块定价为2美元左右 下面详细总结一下这几种标准Cat1.:
在LTE发展初期,Cat1并没有被业界所关注,随着可穿戴设备等物联网应用的逐渐普及,才逐渐被业界重视。
Cat0.与eMTC:
3GPP多次针对物联网做进一步优化。
首先是在R12中增加了新终端等级cat0,放弃了对MIMO的支持,简化为半双工,峰值速率降低为1Mbit/s,终端复杂度降低为普通LTE终端的40%,初步达到了物联网的成本要求。
Cat0终端的信道带宽降至1.4MHz,但射频的接收带宽仍为20MHz。
于是,3GPP在R13中又新增CatM1等级的终端,信道带宽和射频接收带宽均为1.4MHz,速率可以达到1Mbps,终端复杂度进一步降低,并且在降低功耗方面上做了优化。
因此业界普遍认为Cat0是个过渡版本,CatM1才是真正适用于物联网的终端类型。
CatM1对应的LTE物联网技术也被称为增强型机器类型通信(eMTC)。
NB-IoT:
3GPP在R13中同时新增面向远程抄表等更低速率、低成本、长电池寿命等物联网应用的新型终端类型(CatNB-1),接收带宽仅200kHz的“窄带物联网”Narrow-BandIoT(NB-IoT)标准。
NB-IoT进一步降低功耗,提升覆盖,尤其是遮挡区和地下覆盖环境。
和人用网络一路往上走的Cat.6、Cat.8相反,这Cat.1、Cat.M1(eMTC)和Cat.NB-1(即NB-IOT)三个技术往下走,主要任务是为了满足物联网低速强覆盖的特点。
尤其是NB-IOT将大大降低芯片的成本和终端设计的复杂度。
NB-IOT基本上是把LTE的能力压缩到极致了,它追求的是最低的成本,最长的续航时间,主要是低成本,它没有移动性、没有语音、数据率非常低。
适用各种表计类、环境监控、简单的停车控制等比较简单的用途。
如果需要移动性强、需要实时传输数据、人员参与、语音的应用场景,NB-IOT就力不从心了。
不过为了使用适度的语音、定位等应用,在NB-IOT的R14版本中做了一些补充,R14标准将在2017年冻结。
NB-IOT设计的优点是都能部署在现在的LTE网络,只需要对基站和核心网的软件进行升级即可,不需要为IoT物联网通讯专门设计并建设一个专门网络,可以大大降低建设成本NB-IoT空口标准是由华为、高通、沃达丰主导的NB-CloT建议以及爱立信、诺基亚主导的NB-LTE建议融合而成,其中NB-CIoT的成分要更多一些,换句话说就是华为和高通在NB-IoT领域所拥有的核心专利数量更多。
今年6月工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,通知要求,到2017年末,我国NB-IoT基站规模要达到40万个,到2020年,我国NB-IoT基站规模要达到150万个,实现全国覆盖。
这则公告,引起各方高度关注,为NB-IoT规模发展提供方向,也显示中国发展NB-IoT的坚定决心。
3、NB-IoT能解决那些问题NB-IoT是一个空中接口标准,这个标准主要是在终端与基站eNB之间的约定,包括物理层与数据链路层的一些设计规定。
对于远距离低速数据传输,特别是非实时低频次数据传输,则是NB-IoT系统的用武之地。
NB-IoT非常适合应用于无线抄表(Metering)、传感跟踪(SensorTracking)这些领域,通过物联网技术在这些领域的实施,可以大大降低管理成本,让网络管理者可以随时掌握各种运营数据。
结合NB-IoT“两高两低”的技术特点,2017年将重点在以下7类适用场景得到应用4、国内三大运营商关于NB-IOT的部署情况
随着工信部下发《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》的发布,三大运营商在国内积极推进NB-IoT网络的基础设施建设。
中国电信在国内三家运营商中,中国电信对待NB-IoT最积极、最坚定、布局最早的,目前来看也是商用进程最快的。
中国电信没有2G,电信的3G又是窄带CDMA(比TD-SCDMA和WCDMA都窄),非常容易进行频率重耕。
电信支持FDD的4G基站,若实现NB-IoT网络建设,可直接在4GFDD基站上升级实现部署。
基于4G全覆盖网络部署,有移动网络的地方均可提供物联网服务。
在NB-IoT网络建设上,电信的决心非常清晰。
早2016年7月,中国电信董事长杨杰向外界宣布,2017上半年电信将实现基于800M的NB-IoT全网覆盖,正式吹响了大力发展NB-IoT的号角。
中国电信通过提前布局、标准跟踪、外场试验、版本发布、商用部署等几个步骤,目前已具备提供新一代物联网的全面能力。
2017年1月,“中国电信NB-IoT企业标准”发布,这一全球首发的可测试、可建设、可商用的全套NB-IoT企业标准,意味着中国电信打造世界领先NB-IoT网络取得了突破性进展,有力推动了NB-IoT的技术完善和网络、终端产业成熟。
5月17日,中国电信宣布建成全球首个覆盖最广的商用NB-IoT网络,各个省分公司陆续发布NB-IOT完成全网覆盖,提前半月时间完成了杨杰去年7月制定的目标。
中国电信已经在2017年6月20日全球首先发布了面向连接次数的NB-IoT资费套餐2017年7月13日北京电信分公司NB-IOT正式商用的发布会更是将这一波发布会推向了高潮。
在合作伙伴的一些生态构建方面,电信也已经有了非常实质性的一些进步。
2月,中国电信与ofo签署了战略合作协议。
今年3月22日,深圳水务集团与中国电信联合发布全球首个NB-IoT物联网智慧水务商用项目成功上线
同在3月,电信与海信展开合作,4月电信再联手海尔。
两者间的合作主要在智能家居领域。
采用基于电信NB-IoT网络,协助海信、海尔来满足家居未来“永在线”的需求,并在此基础上与青岛市政府签订了NB-IOT战略合作协议。
今年7月鹰潭市江新区智慧路灯项目由中国电信、华为技术有限公司、泰华智慧联合建设,覆盖新区所有道路共计2888杆路灯,一期项目包括和平路、德政路、余信贵大道区域的576盏LED路灯,通过手机APP,可以实现对每一盏灯的开关及调光等节能控制。
此外,电信还联合高通、华为、中兴等12家单位,共同发起成立天翼物联产业联盟,预计到2020年,联盟将吸纳超过千家会员,吸引至少千万投资基金。
电信最近还出台了推动物联网产业发展的“新政”。
5月,电信宣布2017年将会投入人民币3亿元补贴物联网模块,拉动产业链整体发展。
对于NB-IoT的发展,电信规划在2017全年完成30万个NB-IoT基站的全网覆盖。
2017年6月27日,中国电信发布全球物联网开放平台,这是中国电信打造的国际物联网专业化平台,该平台可通过全球统一系统,实现物联网连接服务的统一管理,为企业提供从生产部署到服务变现的“全生命周期”物联网连接管理与自助服务。
该平台目前服务全球24个运营商,超过1700家行业客户。
中国联通和中国电信一样,中国联通对待NB-IoT同样态度积极。
但是在整体推进节奏上中国联通慢于中国电信。
建设NB-IoT网络,联通同样可直接在4GFDD基站上升级实现部署。
但是联通的情况要复杂多了。
因为联通900MHz频谱资源带宽只有6MHz,网络建设大大受限,不得不将超过80%的NB-IoT基站部署在1800MHz频段。
而1800MHz频段覆盖范围比800MHz和900MHz小很多,且1800MHz的NB-IoT产业链并不成熟。
同时由于联通财力资源有限,联通会集中资源重点部署,速度较慢。
中国联通集团副总经理姜正新在NB-IoT网络建设上,目前中国联通已在上海、北京、广州、深圳等10余座城市开通了NB-IoT试点。
其中,上海成为中国联通推进NB-IoT发展的桥头堡。
截至今年2月已经建成800个站点的全国最大规模试商用网络,是中国第一家实现全域覆盖的省级运营商。
5月15日,联通在上海举行了NB-IoT网络试商用发布会。
在生态构建方面,中国联通在上海成立NB-IoT联合开放实验室,合作伙伴进驻开放实验室后,可以获得开发环境、孵化资源、资金对接和拓展渠道方面的资源,从而推进物联网应用创新和产品孵化。
联通计划于2018年实现NB-IoT网络全国商用,到2020年全球物联网终端数量将达到260亿台。
中国移动相比电信、联通已经明确了自己物联网发展的主要路径——NB-IoT,中国移动在选择何种物联网发展道路有些犹疑,似乎同时对NB-IoT和eMTC都有浓厚的兴趣。
移动的4G是TDD-LTE制式,建设NB-IoT网络则无论是新建FDD基站还是升级2G网络。
成本都比电信、联通要高。
并且更为关键的是中国移动没有获得FDDLTE牌照。
有业内人士指出,虽然从节约投资的角度讲,中国移动应采用选择升级GSM基站板卡升级的方式,一个站只需要投资3-5万(批量化后成本更低)。
但从频谱利用效率来讲,这一策略并不经济,900MHz频谱资源十分稀缺,中国移动希望将优质的频谱资源投放到4G/5G中。
无论如何中国移动并未在NB–IoT上止步不前,反而积极发展自己的NB–IoT网络。
2016年10月,移动宣布其成为全球第一个完成端到端NB-IoT实验室测试的运营商。
今年1月,移动在江西省鹰潭市建成了第一个覆盖全城的NB-IoT网络,涉及基站100多个。
目前,中国移动已在杭州、上海、广州、福州4个省市启动NB-IoT外场测试。
在生态构建方面,5月,四川移动与摩拜单车、华为达成战略合作,三方将在窄带物联网应用及NB-IoT创新等领域开展深度合作。
这也标志着摩拜单车成为全球首家落地应用NB-IoT物联网技术的共享单车平台。
同时,移动还成立中国移动物联网联盟,旨在构建开放、共享的物联网产业生态体系,提高物联网产业价值,带领合作伙伴共同成为物联网新生态的开创者和引领者。
在物联网发展上,中国移动此前专门成立了中移物联网公司。
目前针对NB-IoT的业务拓展聚焦在智能连接、智能模组、智能硬件、开放平台、解决方案五大业务方向上。
对于NB-IoT网络的商用,中国移动似乎已经做足了准备。
今天的世界移动大会·上海期间,中国移动副总裁沙跃家发表了《凝心聚力,共创物联新时代》的主题演讲,并表示:
中国移动计划2017年内实现全国范围内NB-IoT的全面商用。
但截止到目前为止,宣布正式的城市似乎没有几个。
三大运营商在NB-IOT的步骤,中国电信最快,已经有鹰潭、山东、苏州、北京等多个城市宣布正式商用,中国电信也拿出了3个亿的模块补贴,发布了全球首个给予连接的NB-IOT资费标准,在可运营、网络建设和生态建设上中国电信都走在了其它两家的前面。
5、到目前为止已经落地得到应用的NB-IOT项目3月深圳水务集团与华为公司、中国电信共同发布全球首个NB-IoT物联网智慧水务商用项目。
中兴物联的NB-IoT智慧井盖方案在鹰潭现网测试成功ofo也与中国电信签署了窄带物联网共享单车应用合作协议4月29日,江西省邓家埠水稻原种场与江西联通公司合作建设的物联网信息化项目成功完成调式上线,成为全国首个应用窄带物联网(NB-IOT)智慧农业的单位。
4月26日,中国移动首个NB-IoT(窄带物联网)智慧水表项目在江西鹰潭盛世华庭小区正式投入使用。
4月泰华智慧NB-IOT智慧停车落户鹰潭龙虎山5月全球首个NB-IoT智能烟感报警系统落地鹰潭全球首个NB-IoT智慧路灯规模化商用项目落地鹰潭市信江新区5月NB-IoT智能净水系统在鹰潭量产签约6月20日福州智慧水务项目宣布正式启动规模商用部署,市自来水有限公司将分批次采购30万台NB-IoT智能水表
7月全国首个NB-IOT物联网消火栓在武汉东西湖区上线试运营雄安新区,中兴通讯全力配合中国电信在河北雄安新区进行网络建设,提供智慧停车、智慧井盖、智慧路灯等NB-IoT端到端解决方案,共同致力于推进雄安新区智慧市政管理等新型智慧应用部署实施。
具体包括在雄安新区部署的NB-IoT项目包括:
1)智慧停车:
在雄安新区管委会办公地院内部署智慧停车系统,该系统除正常的停车识别外,还可实现车位管理、车位预定、停车诱导、反向寻车等多种智慧管控功能;2)智慧井盖:
在奥威路部署智慧市政井盖监测系统,实现对井盖的异常位移、大角度偏转等危险动作进行监测和报警,确保车辆和行人安全;3)智慧路灯:
在奥威路部署智慧路灯管控系统,实现对每一盏灯的精确控制,包括路灯的开关、光照调节、手自动控制、异常告警等功能,践行绿色节能安全环保的城市管控理念。
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