低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)紛爭
物聯(lián)網(wǎng),是半導體領(lǐng)域一個熱門話題,且發(fā)展異常迅速。據(jù)去年(2017年)年底市場調(diào)研機構(gòu)IC Insights的一份預測,汽車電子與物聯(lián)網(wǎng)將是近年增速最快集成電路IC應(yīng)用市場,這兩類IC在2016年至2021年銷售額增速將比IC市場整體增速快70%。此前,麥肯錫還預估,到2025年,物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的潛在經(jīng)濟總量將達到11.1萬億美元。
考慮到生活中的應(yīng)用場景(如遠程抄表、環(huán)境監(jiān)測、智能停車、位置追蹤等)時,我們則更需要一種覆蓋廣、成本低、部署簡單、支持大連接的物聯(lián)網(wǎng),因此低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)(Low-Power Wide-Area Network,簡稱LPWAN)應(yīng)運而生。并且,以這些應(yīng)用場景為主導的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)量將占到物聯(lián)網(wǎng)總連接數(shù)的60%。
市場之大、應(yīng)用之廣,這塊蛋糕不可謂不誘人,這背后不僅是廠商之間的產(chǎn)品戰(zhàn)斗,更是幾大主流技術(shù)的江湖紛爭。經(jīng)過廝殺,有三大技術(shù)脫穎而出成為第一梯隊,那就是NB-IoT、LoRa和eMTC,它們已經(jīng)各自初步建立了自己的產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境。
NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)),是專門為LPWA類物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)設(shè)計的全新技術(shù),具備廣覆蓋、大連接、低功耗、低成本的特點,通過犧牲速率和時延性能,換取更極致的物聯(lián)網(wǎng)承載能力。
從發(fā)展歷史上看,這個技術(shù)名稱的確定都幾經(jīng)波折,并且有一個有名氣的國內(nèi)企業(yè)也頻頻出鏡。
早在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)。2014年5月,由沃達豐、中國移動、Orange、意大利電信,華為,諾基亞等公司支持的物聯(lián)網(wǎng)超低功耗蜂窩系統(tǒng)項目在3GPP GERAN工作組立項,LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT,簡稱CIoT。2015年5月,華為和高通共同宣布了NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)方案。2015年8月,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,NB-CIoT和NB-LTE兩個技術(shù)方案進行融合形成了NB-IoT。
隨后在2016年NB-IoT R核心協(xié)議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結(jié)。
到了2017年11月份,有公開資料稱全球已商用的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)達到21張,包括:VDF西班牙,德電荷蘭,德電德國,挪威Telia,中國電信,中國移動,中國聯(lián)通,韓國LGU+,KT,VDF荷蘭,VDF愛爾蘭,澳大利亞VHA,阿聯(lián)酋ET,香港CMHK,新加坡M1,意大利TIM,南非Vodacom等。并表示,2018年將達到100張。
不難看出,NB-IoT的發(fā)展一路順風順水,一方面得益于技術(shù)本身優(yōu)勢,比如:1,廣覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT比現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)增益提高20dB,覆蓋面積擴大100倍;2,它具備支撐海量連接的能力,NB-IoT一個扇區(qū)能夠支持10萬個連接;3,更低功耗,NB-IoT終端模塊的待機時間可長達10年;低的模塊成本。
另一方面,政策的推動也是必不可少。
自2016年6月16日,NB-IoT 技術(shù)協(xié)議獲得3GPP無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會議通過以來,我國隨后就出臺一系列政策支持 NB-IoT 發(fā)展。
2017年5月,工信部發(fā)布《電信網(wǎng)編號計劃(2017年版)》,新編號中增加了物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)號,將“140XX~144XX”明確為物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)號。
2017年6月16日,工信部下發(fā)《關(guān)于全面推進移動物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》,《通知》對2017年到2020年的NB-IoT標準、NB-IoT設(shè)備、NB-IoT芯片、NB-IoT模組、NB-IoT測試、NB-IoT應(yīng)用、NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,部署了“定量”的任務(wù)。
2017年6月20日,工信部發(fā)布2017年第27號公告,從三方面明確了 NB-IoT 系統(tǒng)頻率的使用要求。
1,在頻率使用方面,在不影響現(xiàn)有業(yè)務(wù)運行的前提下,運營商可以使用已分配的 GSM 或 FDD 方式的 IMT 系統(tǒng)頻段來部署 NB-IoT,在頻率配置方式上,運營商可根據(jù)需要選擇帶內(nèi)工作模式、保護帶工作模式或者獨立工作模式。
2,在射頻技術(shù)指標方面, 公告對NB-IoT 系統(tǒng)宏基站射頻技術(shù)指標進行了規(guī)范,并明確了終端射頻技術(shù)指標參照相關(guān)行業(yè)標準。
3,在基站管理方面,明確了建設(shè)NB-IoT基站須取得無線電臺執(zhí)照,同時對800MHz、900MHz、1800MHz和2100MHz頻段NB-IoT系統(tǒng)基站的設(shè)置提出了具體的要求。
2017年8月7日,工信部批準同意了部分單位提出的電信網(wǎng)碼號資源有關(guān)申請,對2017年第10批《中華人民共和國電信網(wǎng)碼號資源使用證書》頒發(fā)結(jié)果進行公示,其中就包括了物聯(lián)網(wǎng)號段分配。
再從運營商部署進度和產(chǎn)業(yè)生態(tài)上看,三大運營商在NB-IoT的部署上也呈現(xiàn)加速模式。中國電信2017年6月底率先完成基于800MHz的 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)部署,全網(wǎng)31萬基站實現(xiàn)同步升級,建成了全球最大的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)。中國聯(lián)通2017年5月15日在上海宣布建成 NB-IoT 試商用網(wǎng)絡(luò),積極布局基于 NB-IoT 技術(shù)的物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新業(yè)務(wù)。中國移動在 2017 年半年報中表示,將在全國 346 個城市啟動移動物聯(lián)網(wǎng)建設(shè),并于8月初發(fā)布2017-2018年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)(主要為 NB-IoT 和 eMTC)工程無線和核心網(wǎng)設(shè)備設(shè)計與可行性研究集采公告,預估工程費高達395億元;同時發(fā)布對移動物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開展了預估總量為111萬副的天線集采,預計年內(nèi)將實現(xiàn)全國范圍內(nèi)商用。
當然,NB-IoT的發(fā)展更離不開芯片和模組等產(chǎn)業(yè)鏈上游廠商的發(fā)力。業(yè)內(nèi)一些“網(wǎng)紅”產(chǎn)品,大家一定很熟悉,如:華為的Boudica120、Boudica150;高通的MDM9206;聯(lián)發(fā)科的MT2625。與非網(wǎng)記者此次專題采訪的企業(yè)也有自己產(chǎn)品的部署,QORVO的RF351x 系列產(chǎn)品;ST基于Nucleo板的NB-IoT擴展板。除此之外,銳迪科、英特爾、中興微電子等公司也有自己的芯片規(guī)劃。
但不容忽視的問題是從芯片到模組再到大規(guī)模商用 NB-IoT 還沒有成熟,三大運營商的資費怎么收取也都在探討階段,業(yè)界仍然不能就合適的商業(yè)模式形成共識。