關(guān)于NB-IoT芯片及模組性能的那些秘密

NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）的發(fā)展越來越快，一度引起人們關(guān)注。那么，時延、移動場景吞吐量、極限覆蓋接入、功耗......這些NB-IoT芯片廠，哪家實力強？哪個模組最給力？關(guān)于NB-IoT芯片及模組性能的那些秘密，在這里一一道來。

什么是NB-IoT？

物聯(lián)網(wǎng)的無線通信依照傳輸距離，可分為兩類：一類是短距離通信技術(shù)，Zigbee、WiFi、藍牙、Z－wave等；另一類是低功耗廣域網(wǎng)，即LPWAN（low－power Wide－Area Network）。LPWAN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。

2014年5月，華為聯(lián)合沃達豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網(wǎng)(GSM EDGE Radio Access Network, GERAN)研究項目中提出NB-M2M技術(shù)。同年，高通公司提交了窄帶正交頻分復(fù)用(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NB-OFDM)技術(shù)。2015年5月，NB-M2M與NB-OFDM合并為NB-CIoT。7月，愛立信提出NB-LTE方案。2015年9月，將NB-CIoT與NB-LTE進一步融合，并重新命名為NB-IoT（Narrow Band －Internet of Things）。

2016年6月16日，在韓國釜山召開的3GPPRAN全會第72次會議上，NB-IoT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NB-IoT標準核心協(xié)議研究全部完成。標準化工作的成功完成也標志著NB-IoT進入規(guī)模商用階段。

NB-IoT技術(shù)具有海量連接、超低功耗、深度覆蓋、安全性佳、穩(wěn)定可靠等優(yōu)勢。而實現(xiàn)這些的關(guān)鍵在于終端芯片。它是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心所在，它需要芯片廠商有深厚的技術(shù)積累和巨大的資源投入。

NB-IoT芯片

9月，中國電信發(fā)布了NB-IoT芯片及模組報告，分別從時延、移動場景吞吐量、極限覆蓋接入、功耗等方面，對聯(lián)發(fā)科、華為海思、中興微電子、紫光展銳和高通5家芯片廠商的6款芯片進行了評測。

報告顯示，2018年芯片相比2017年功耗優(yōu)化提升明顯，提升幅度達50%以上。同時，中國電信在NB測評中對標3GPP要求，所有芯片深度覆蓋特性均已達標，聯(lián)發(fā)科芯片續(xù)航能力最為突出。

時延：在中等覆蓋和弱覆蓋下，中興微、展銳、高通三家芯片均表現(xiàn)優(yōu)異，且差異較小。

移動場景吞吐量：這幾款芯片，均表現(xiàn)良好，聯(lián)發(fā)科表現(xiàn)最優(yōu)。

極限覆蓋接入：

所有芯片均可達到極限量覆蓋接入（MCL大于164dB）；

不同芯片間差異較小，海思2115和海思2110兩款芯片表現(xiàn)優(yōu)秀（可在RSRP為-137dBm附著網(wǎng)絡(luò)）；

同芯片的不同模塊間極限覆蓋接入能力差異可達4dBm。

功耗：聯(lián)發(fā)科續(xù)航表現(xiàn)最優(yōu)，已基本達到3GPP的十年要求。

接下來，我們詳細了解這5家芯片原廠。

1.華為海思

總部：深圳

簡介：國內(nèi)最大的NB-IOT芯片原廠，覆蓋無線網(wǎng)絡(luò)、固定網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字媒體等領(lǐng)域的芯片及解決方案，成功應(yīng)用在全球100多個國家和地區(qū)；在數(shù)字媒體領(lǐng)域，已推出SoC網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控芯片及解決方案、可視電話芯片及解決方案、DVB芯片及解決方案和IPTV芯片及解決方案。同時產(chǎn)品涵蓋多種制式和封裝的通信模塊產(chǎn)品、車聯(lián)網(wǎng)通信終端產(chǎn)品、行業(yè)特種終端以及IoT整體解決方案，并以持續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)異品質(zhì)獲得國內(nèi)外各行業(yè)的認可。

主要NB-IoT芯片型號：Hi2110、Hi2115

Hi2110是基于ARM Cortex-M0內(nèi)核的超低功耗SoC芯片，并搭載了Huawei LiteOS嵌入式物聯(lián)網(wǎng)操作系統(tǒng)。

Hi2115是以蜂窩頻率運行的片上系統(tǒng)（SoC）。 它支持IoT應(yīng)用，或可通過各種數(shù)字接口與外部MCU進行通信。Hi2115工作在698-960 MHz和1695-2180 MHz的頻率范圍內(nèi)，系統(tǒng)帶寬為200 kHz。該解決方案實現(xiàn)了長距離無線電通信，具有無與倫比的深入建筑物滲透特性。

官網(wǎng)：http://www.hisilicon.com/

2.聯(lián)發(fā)科(MTK)

總部：***

簡介：專注于無線通訊及數(shù)字多媒體等技術(shù)領(lǐng)域。其提供的芯片整合系統(tǒng)解決方案，包含無線通訊、高清數(shù)字電視、光儲存、DVD及藍光等相關(guān)產(chǎn)品。

主要NB-IoT芯片型號：MT2625、MT2621

MT2625是一款支持NB-IoT R14的系統(tǒng)單芯片，高度集成NB-IoT調(diào)制解調(diào)數(shù)字信號處理器、射頻天線及前端模擬基帶，ARM Cortex-M微控制器、偽靜態(tài)隨機存儲器、閃存與電源管理單元，面向家庭自動化、智能抄表及其他靜態(tài)或移動型物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

官網(wǎng)：http://www.mediatek.com/

3.中興微電子

總部：深圳

簡介：目前主推一高一低兩個物聯(lián)網(wǎng)芯片系列，以極速Cat4為特質(zhì)4G物聯(lián)網(wǎng)芯片WiseFone系列，該系列累計發(fā)貨千萬片，發(fā)往歐洲和亞非拉共30多個國家，覆蓋移動寬帶、車聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)等20多個行業(yè)；以輕盈低功耗為特質(zhì)的NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)芯片RoseFinch系列將進一步引起物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)行業(yè)的深度變革。

主要NB-IoT芯片型號：RoseFinch7100

2017年9月，中興微電子發(fā)布了NB-IoT原型芯片兼全球首款全功能全頻段NB-IoT芯片RoseFinch7100。RoseFinch7100具有極低的功耗設(shè)計、高能效協(xié)議處理器、開放應(yīng)用處理器和全局安全四個方面的特點。在功耗方面，RoseFinch7100已經(jīng)做到了睡眠功耗2μA。

官網(wǎng)：http://www.sanechips.com.cn/

4.銳迪科(RDA)

總部：上海

簡介：主營GSM基帶/多制式射頻收發(fā)器芯片/多制式射頻功放芯片/藍牙、無 線、調(diào)頻收音組合芯片/機頂盒調(diào)諧器/數(shù)字及模擬電視芯片/對講機收發(fā)器/衛(wèi)星電視高頻頭。

主要NB-IoT芯片型號：RDA8908

紫光展銳在去年12月推出業(yè)界高集成度的NB-IoT單模單芯片解決方案RDA8908，采用40nm技術(shù)，具有超低功耗、超大容量、超強覆蓋等特點，單芯片集成中央處理器、調(diào)制解調(diào)器、射頻收發(fā)機、電源管理、ROM與RAM存儲單元等。RDA8908可廣泛運用于可穿戴設(shè)備、智能家居、智慧城市、智慧工農(nóng)業(yè)等各類規(guī)?；锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用。

官網(wǎng)：http://www.rdamicro.com/

5.高通(Qualcomm)

總部：美國

簡介：美國高通公司是全球3G、4G與下一代無線技術(shù)的領(lǐng)軍企業(yè)，并致力于全球5G和NB-IOT標準和研發(fā)。主要產(chǎn)品有驍龍(Snapdragon)移動處理器平臺，無線芯片組，3G/4G芯片組，系統(tǒng)軟件及開發(fā)工具和產(chǎn)品、無線解決方案等。

主要NB-IoT芯片型號：MDM9206

MDM9206是一款面向LTE物聯(lián)網(wǎng)的多模芯片，集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三種技術(shù)，是首款支持多模的芯片。

該芯片同時支持Cat-M1和Cat-NB1 LTE的全球所有頻段，eMTC/NB-IoT/GSM多模支持，集成了GPS、GNOSS、北斗和伽利略全球?qū)Ш叫l(wèi)星定位服務(wù)，可實現(xiàn)低成本、低功耗、低帶寬、廣覆蓋的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品與服務(wù)。

官網(wǎng)：http://www.qualcomm.cn/

NB-IoT模組

中國電信還對28家模組商的37款模組進行了測試。結(jié)果顯示，同芯片不同模組的數(shù)據(jù)性能差異明顯，在保持低成本的同時需注意保障產(chǎn)品性能。

在模組評測中，時延方面，普天創(chuàng)信T101表現(xiàn)最優(yōu)；移動場景吞吐量，芯訊通SIM7020C表現(xiàn)突出；在極限接入能力方面，電信物聯(lián)網(wǎng)CT5211、吳通集團WT208表現(xiàn)較好；綜合續(xù)航測評中，銳騏科技CN-M50表現(xiàn)最好。

此外，這里整理了NB-IoT模組的一些代表廠商。

1.中興通訊

總部：深圳

簡介：中興通訊是全球領(lǐng)先的綜合通信解決方案提供商。公司通過為全球電信運營商和企業(yè)網(wǎng)客戶提供創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品解決方案。

模組型號：ZM8300

采用芯片：高通MDM920

ZM8300是一款采用LGA封裝的NB-IoT和eMTC雙模的低功耗廣域網(wǎng)無線通訊模塊。相比傳統(tǒng)的4G模塊，覆蓋增強20dB，節(jié)電模式下功耗可低至8μA，同時支持GPS及北斗定位服務(wù)，可廣泛應(yīng)用于計量、監(jiān)測、穿戴、物流、智慧城市、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等諸多領(lǐng)域。

2.芯訊通無線科技（上海）有限公司

總部：上海

簡介：全球領(lǐng)先的M2M模塊及解決方案供應(yīng)商。一直致力于提供GSM/GPRS/EDGE，WCDMA/HSPA/HSPA+，CDMA 1xRTT/EV-DO，F(xiàn)DD/TDD-LTE無線蜂窩通信以及GPS/GLONASS/BEIDOU衛(wèi)星定位等多種技術(shù)平臺的模塊或終端級別解決方案。

模組型號：SIM7020C

采用芯片：聯(lián)發(fā)科MT2625

3.深圳市中興物聯(lián)科技有限公司

總部：深圳

簡介：致力于實現(xiàn)更多、更智能、更安全可靠的無線連接和服務(wù)，產(chǎn)品涵蓋多種制式和封裝的通信模塊產(chǎn)品、車聯(lián)網(wǎng)通信終端產(chǎn)品、行業(yè)特種終端以及IoT整體解決方案，并以持續(xù)創(chuàng)新和優(yōu)異品質(zhì)獲得國內(nèi)外各行業(yè)的認可。

模組型號：ME3612

采用芯片：高通MDM9206

4.上海移柯通信技術(shù)有限公司

總部：上海

簡介：一家GSM/GPRS、WCDMA/LTE、NB-IoT、GPS/GNSS模塊供應(yīng)商。公司致力于提供智能和非智能無線模塊產(chǎn)品和應(yīng)用方案。

模組型號：L700

芯片：高通MDM9206

L700是一款多模的IOT模塊，其支持多個頻段包括CATM1/NB-IOT/GSM/GPRS/EDGE, 其尺寸為30.0 × 30.0 × 2.6mm。其采用LCC的封裝，成本優(yōu)化的SMT形式，高集成度使客戶方便設(shè)計他們自己的應(yīng)用產(chǎn)品并能切身感受到模塊的小尺寸，低功耗以及高機械強度所帶來的益處，L700同時集成了高靈敏度的GNSS，可支持GPS/BEIDOU/ GLONASS 等定位系統(tǒng),使其特別適用于各種IOT產(chǎn)品和設(shè)備中。

5.中移物聯(lián)網(wǎng)有限公司

總部：深圳

簡介：中國移動通信集團公司出資成立的全資子公司。物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)服務(wù)的支撐者、專用模組和芯片的提供者、物聯(lián)網(wǎng)專用產(chǎn)品的推動者。

模組型號：M5310

采用芯片：華為海思Hi2110

目前世界上同類產(chǎn)品中最小尺寸，僅19×18.4×2.7mm，節(jié)省布板面積達30%以上。模組采用的是海思Hi2110芯片，支持eSIM技術(shù)以及OneNET平臺協(xié)議，這使其適合物聯(lián)網(wǎng)終端的無線連接，能夠有效解決當前物聯(lián)網(wǎng)的諸多問題，適用于智能抄表、智能停車、智能樓宇、智能家居等行業(yè)，助推中國移動在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域業(yè)務(wù)的有效落地。

6.深圳市有方科技股份有限公司

總部：深圳

簡介：有方科技專注于無線應(yīng)用需求的挖掘和實現(xiàn)，提供專業(yè)的LTE、WCDMA、EVDO、GPRS、CDMA 1X、短距無線等多種通訊制式的工業(yè)模塊產(chǎn)品以及工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案，擁有產(chǎn)品規(guī)劃、工業(yè)設(shè)計、結(jié)構(gòu)、硬件、軟件、測試、ID、物流等完整的研發(fā)及設(shè)計體系.

模組型號：N20

采用芯片：高通MDM9206

三大運營商NB-IoT部署情況

目前，三大運營商的物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展已步入正軌。在全球范圍內(nèi)，NB-IoT的智能連接數(shù)量超過3億個。

中國電信2017年投入了3億元物聯(lián)網(wǎng)專項資金推進NB-IoT終端產(chǎn)業(yè)鏈成熟，其中1億用于500萬臺NB-IoT模塊補貼，每臺補貼20元，借以將NB-IoT模塊價格降低至5美元。電信還推出了全球首款NB-IoT套餐，分別不同的檔位：2年/戶35元、3年/戶50元，4年/戶65元、5年/戶80元、6年/戶90元、7年/戶100元，以及8年/戶105元。

而中國移動也表示投入20億元專項資金補貼物聯(lián)網(wǎng)，降低各行業(yè)引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的門檻和成本，其中針對NB-IoT模組將設(shè)置60%到80%不等的補貼率。到2018年底，僅僅是廣東移動的物聯(lián)網(wǎng)連接規(guī)模就將達到6000萬，建成的NB-IoT基站目前超過2.4萬個，到年底將增至4萬個，用于終端的專項補貼達到2.54億元。資費包括20元和40元兩檔包年資費。

中國聯(lián)通NB-IoT于2017年第三季度在全國11個省進行試商用，北京、上海、天津等城市實現(xiàn)城區(qū)全覆蓋。

NB-IoT面臨的挑戰(zhàn)

NB-IoT相較于傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)有著自身的優(yōu)勢，同時，它也存在自身的局限性。盡管NB-IoT市場前景廣闊，但它不僅受到來自Sigfox和LoRa技術(shù)的競爭壓力，其背后也存在著價格戰(zhàn)。NB-IoT成本極低，大規(guī)模應(yīng)用下成本或降至1美元，單個連接模塊有望降低在5美元以內(nèi)。但目前支持藍牙、ZigBee等標準的芯片價格僅在2美元左右，僅支持其中一種標準的芯片價格不到1美元。巨大的價格差距無疑將讓企業(yè)部署NB-IoT產(chǎn)生顧慮。

雖然要實現(xiàn)技術(shù)的產(chǎn)品化還有很長的一段路要走，但我們相信NB-IoT技術(shù)和其芯片的商業(yè)化會為物聯(lián)網(wǎng)帶來新一次熱潮。