NB-IOT的特點及應(yīng)用，NB-IoT發(fā)展與挑戰(zhàn)

了解下NB-IOT的特點及應(yīng)用。

前言去年，NB-IoT（Narrow Band Internet of Things，窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)）作為3GPP R13一項重要課題，其對應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會批準，正式宣告了這項受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的NB-IoT標準核心協(xié)議歷經(jīng)2年多的研究終于經(jīng)全部完成。

華為也在今年的世界移動大會物聯(lián)網(wǎng)峰會上正式面向全球發(fā)布了端到端NB-IoT解決方案，使物聯(lián)網(wǎng)成為運營商未來的基礎(chǔ)類業(yè)務(wù)之一。解決方案主要包括：Huawei LiteOS與NB-IoT芯片使能的智能化終端方案、平滑演進到NB-IoT的eNodeB基站、可支持Core in a Box或NFV切片靈活部署的IoT Packet Core、基于云化架構(gòu)并具有大數(shù)據(jù)能力的IoT聯(lián)接管理平臺等，滿足了運營商IoT業(yè)務(wù)低功耗廣域覆蓋的核心需求。

正文——背景

據(jù)相關(guān)報道，截至2015年底，國內(nèi)三大運營商的物聯(lián)網(wǎng)連接用戶數(shù)總計已接近一億戶。而據(jù)中國科學(xué)院物聯(lián)網(wǎng)研究發(fā)展中心預(yù)計，2016年國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的整體收入將超過一萬億元。如今物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在行業(yè)應(yīng)用的比例逐年提高，滲透生產(chǎn)制造、交通物流、健康醫(yī)療、消費電子、零售、汽車等應(yīng)用行業(yè)。萬物互聯(lián)的時代正以極其迅速的腳步走進我們的生活。

物聯(lián)網(wǎng)的無線通信技術(shù)很多，主要分為兩類：一類是Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等短距離通信技術(shù)；另一類是LPWAN（low-power Wide-Area Network，低功耗廣域網(wǎng)），即廣域網(wǎng)通信技術(shù)。LPWA又可分為兩類：一類是工作于未授權(quán)頻譜的LoRa、SigFox等技術(shù)；另一類是工作于授權(quán)頻譜下，3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術(shù)，比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

按照網(wǎng)絡(luò)傳輸速率分類，如圖。

由上圖可知，高速率業(yè)務(wù)主要使用3G、4G技術(shù)；中等速率業(yè)務(wù)主要使用GPRS技術(shù)。低速率業(yè)務(wù)目前還沒有很好的蜂窩技術(shù)來滿足，而它卻有著豐富多樣的應(yīng)用場景，很多情況下只能使用GPRS技術(shù)勉力支撐。

所以基于對對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)這一趨勢和需求的敏銳洞察，2013年初，華為與業(yè)內(nèi)有共識的運營商、設(shè)備廠商、芯片廠商一起開展了廣泛而深入的需求和技術(shù)研討，并迅速達成了推動窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識，NB-IoT研究正式開始。NB-IoT標準具體演變歷史是怎樣的？你接著往下看。

NB-IoT標準演變歷史

2013年初，華為與相關(guān)業(yè)內(nèi)廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，并起名為LTE-M（LTE for Machine to Machine）。在LTE-M的技術(shù)方案選擇上，當(dāng)時主要有兩種思路：一種是基于現(xiàn)有GSM演進思路；另一種是華為提出的新空口思路，當(dāng)時名稱為NB-M2M。

2014年5月，由沃達豐，中國移動，Orange，Telecom Italy，華為，諾基亞等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作組立項，LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT，簡稱CIoT。

2015年4月，PCG（Project Coordination Group）會議上做了一件重要的決定：CIoT在GERAN做完SI之后，WI階段要到RAN立項并完成相關(guān)協(xié)議。

2015年5月，華為和高通在共識的基礎(chǔ)上，共同宣布了一種融合的解決方案，即上行采用FDMA多址方式，下行采用OFDM多址方式，融合之后的方案名字叫做NB-CIoT（Narrow Band Cellular IoT）。

2015年8月10日，在GERAN SI階段最后一次會議，愛立信聯(lián)合幾家公司提出了NB-LTE（Narrow Band LTE）的概念。

2015年9月，RAN#69次會議上經(jīng)過激烈討論，各方最終達成了一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個技術(shù)方案進行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進到了NB-IoT（Narrow Band IoT）。

2016年6月16日，NB-IoT R核心協(xié)議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結(jié)。性能規(guī)范在3GPP RAN4工作組，計劃在9月份結(jié)束。性能規(guī)范NB-IoT與eMTC同時進行，計劃同時完成。

NB-IoT解決方案的實際應(yīng)用展示

下面介紹幾個NB-IoT相關(guān)應(yīng)用，讓你更加深刻的了解它的含義。

（1）華為/中國聯(lián)通的NB-IoT智能停車解決方案：基于華為NB-IoT模塊推出的這套智能停車系統(tǒng)將能實現(xiàn)預(yù)定、轉(zhuǎn)租停車位等功能，低功耗和高穿透能力使得這個方案更具可靠性。目前該停車系統(tǒng)已經(jīng)在上海迪士尼試商用。

（2）中興通訊/中國移動的智能井蓋：該方案通過全方位監(jiān)管井蓋狀態(tài)，在井蓋被打開、移位等情況下，可實現(xiàn)及時警告。NB-IoT技術(shù)具有的低成本、廣覆蓋、低功率、大連接等特征，能有效提高智能井蓋監(jiān)控系統(tǒng)的覆蓋區(qū)域，消除覆蓋死角，降低建設(shè)維護成本。

（3）中國移動/愛立信/英特爾的環(huán)境檢測應(yīng)用：采用了英特爾最新的NB-IoT芯片（XMM7115），可以實時監(jiān)測到環(huán)境的PM值、溫度、濕度、光感亮度等。

NB-IoT發(fā)展與挑戰(zhàn)

首先說一下NB-IoT解決方案的優(yōu)勢與價值：1，覆蓋廣且深：比GPRS覆蓋增強20dB+；2，低功耗：基于AA電池，使用壽命可超過10年；3，低成本；4，大連接：50k+用戶容量/200kHz小區(qū)。

NB-IoT技術(shù)的憑借著以上優(yōu)勢吸引了全球主流運營商和設(shè)備商的親睞，隨著標準的凍結(jié)，在今年9月份NB-IoT將會迎來商用。據(jù)相關(guān)報道，中國聯(lián)通計劃今年底明年初推進重點城市的NB-IoT的商用部署。此外，工信部也在4月召開了窄帶IoT工作推進會，欲在年底建設(shè)基于NB-IoT標準的規(guī)模外場實驗。據(jù)相關(guān)市場調(diào)查，今年年底全球?qū)⒂?0家主流運營商支持NB-IoT，NB-IoT未來將覆蓋物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)接的1/4，到2020年M2M設(shè)備可達到70億個連接數(shù)。

NB-IoT作為一個全新標準的技術(shù)，受到來自Sigfox和LoRa技術(shù)的競爭壓力（產(chǎn)業(yè)鏈較為成熟，商業(yè)化應(yīng)用較早）。不過Sigfox和LoRa屬于非授權(quán)頻段，不被運營商和設(shè)備商看好。盡管NB-IoT市場前景廣闊，但火熱背后也存在著價格戰(zhàn)。NB-IoT成本極低，大規(guī)模應(yīng)用下成本將降至1美元，目前單個連接模塊還停留在5美元。而藍牙、Thread、ZigBee三種標準的芯片價格在2美元左右，僅支持其中一種標準的芯片價格還不到1美元，這種價格差距讓企業(yè)思考NB-IoT時不得不考慮成本優(yōu)勢問題，雖然運營商正在積極推動，最終要真正實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品化還有很長的一段路要走。