什么是窄带物联网(NB-IoT)?
基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)儼然已成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡的一個重要分支,作為 IoT 領一個新興的技術(shù),NB-IoT 構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡,只消耗大約 180KHz 的帶寬,可直接部署于 GSM 網(wǎng)絡、UMTS 網(wǎng)絡或 LTE 網(wǎng)絡,以降低部署成本、實現(xiàn)平滑升級。
NB-IoT 支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接,也被叫作低功耗廣域網(wǎng)(LPWA),支持待機時間長、對網(wǎng)絡連接要求較高設備的高效連接。據(jù)說 NB-IoT 設備電池壽命可以提高至至少 10 年,同時還能提供非常全面的室內(nèi)蜂窩數(shù)據(jù)連接覆蓋。
一、NB-IoT 的前景與優(yōu)勢
移動通信正在從人和人的連接,向人與物以及物與物的連接邁進,萬物互聯(lián)是必然趨勢。然而當前的 4G 網(wǎng)絡在物與物連接上能力不足。事實上,相比藍牙、ZigBee 等短距離通信技術(shù),移動蜂窩網(wǎng)絡具備廣覆蓋、可移動以及大連接數(shù)等特性,能夠帶來更加豐富的應用場景,理應成為物聯(lián)網(wǎng)的主要連接技術(shù)。作為 LTE 的演進型技術(shù),4.5G 除了具有高達 1Gbps 的峰值速率,還意味著基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的更多連接數(shù),支持海量 M2M 連接以及更低時延,將助推高清視頻、VoLTE 以及物聯(lián)網(wǎng)等應用快速普及。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)正在開啟一個前所未有的廣闊市場。
對于電信運營商而言,車聯(lián)網(wǎng)、智慧醫(yī)療、智能家居等物聯(lián)網(wǎng)應用將產(chǎn)生海量連接,遠遠超過人與人之間的通信需求。
NB-IoT 具備四大特點:一是廣覆蓋,將提供改進的室內(nèi)覆蓋,在同樣的頻段下,NB-IoT 比現(xiàn)有的網(wǎng)絡增益 20dB,覆蓋面積擴大 100 倍;二是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,支持低延時敏感度、超低的設備成本、低設備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡架構(gòu);三是更低功耗,NB-IoT 終端模塊的待機時間可長達 10 年;四是更低的模塊成本,企業(yè)預期的單個接連模塊不超過 5 美元。
NB-IoT 聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場,是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應用的新興技術(shù)。其具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)等特點。NB-IoT 使用 License 頻段,可采取帶內(nèi)、保護帶或獨立載波三種部署方式,與現(xiàn)有網(wǎng)絡共存。
因為 NB-IoT 自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優(yōu)勢,使其可以廣泛應用于多種垂直行業(yè),如遠程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能停車、智慧農(nóng)業(yè)等。3GPP 標準的首個版本預計在今年 6 月發(fā)布,到時候?qū)⒂幸慌鷾y試網(wǎng)絡和小規(guī)模商用網(wǎng)絡出現(xiàn)。
二、NB-IoT 的需求與發(fā)展
隨著智能城市、大數(shù)據(jù)時代的來臨,無線通信將實現(xiàn)萬物連接。很多企業(yè)預計未來全球物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)將是千億級的時代。目前已經(jīng)出現(xiàn)了大量物與物的聯(lián)接, 然而這些聯(lián)接大多通過藍牙、Wi-Fi 等短距通信技術(shù)承載,但非運營商移動網(wǎng)絡。為了滿足不同物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求,根據(jù)物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務特征和移動通信網(wǎng)絡特點,3GPP 根據(jù)窄帶業(yè)務應用場景開展了增強移動通信網(wǎng)絡功能的技術(shù)研究以適應蓬勃發(fā)展的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務需求。
我們正進入萬物互聯(lián)(IoT)的時代,這對于整個移動通信產(chǎn)業(yè)來說是一個巨大的機會。無論是運營商大咖,還是設備商巨頭,都在展示各自的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和在不同垂直行業(yè)的應用。
當然,實現(xiàn)這一切的基礎,是要有無處不在的網(wǎng)絡聯(lián)接。運營商的網(wǎng)絡是全球覆蓋最為廣泛的網(wǎng)絡,因此在接入能力上有獨特的優(yōu)勢。然而,一個不容忽視的現(xiàn)實情況是,真正承載到移動網(wǎng)絡上的物與物聯(lián)接只占到聯(lián)接總數(shù)的 10%,大部分的物與物聯(lián)接通過藍牙、Wi-Fi 等技術(shù)來承載。
為此,產(chǎn)業(yè)鏈從幾年前就開始研究利用窄帶 LTE 技術(shù)來承載 IoT 聯(lián)接。歷經(jīng)幾次更名和技術(shù)演進,2015 年 9 月,3GPP 正式將這一技術(shù)命名為 NB-IoT。MWC2016 上,NB-IoT 首次亮相,受到矚目,運營商和設備商紛紛為其站臺和背書。
從技術(shù)層面上來講,NB-IoT 有 4 大技術(shù)優(yōu)勢。首先是覆蓋廣,相比傳統(tǒng) GSM,一個基站可以提供 10 倍的面積覆蓋;其次是海量連接,200KHz 的帶寬可以提供 10 萬個聯(lián)接;第三是低功耗,使用 AA 電池便可以工作十年,無需充電;第四是低成本,模組成本小于 5 美金。
據(jù)了解,NB-IoT 可以廣泛應用于多種垂直行業(yè),如遠程抄表、資產(chǎn)跟蹤、智能停車、智慧農(nóng)業(yè)等。隨著 3GPP 標準的首個版本在 6 月份發(fā)布,將有一批測試網(wǎng)絡和小規(guī)模商用網(wǎng)絡出現(xiàn)。NB-IoT 將在多個低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)中脫穎而出。
此外,越來越多的行業(yè)已經(jīng)在使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提高效率,提升客戶滿意度并降低運營成本。例如,汽車零部件、家用電器及安全系統(tǒng)制造商博世已經(jīng)將很多產(chǎn)品線連接起來,并從移動互聯(lián)技術(shù),尤其是車聯(lián)網(wǎng)領域的崛起中直接獲益。
在醫(yī)療領域,飛利浦已經(jīng)開發(fā)了多款電子醫(yī)療應用,包括一款供慢性病患者使用的貼片。該貼片使用傳感器實時收集患者健康數(shù)據(jù),并傳輸?shù)皆破脚_,醫(yī)護人員可以對數(shù)據(jù)進行監(jiān)控,并適時采取醫(yī)療干預措施。
飛利浦數(shù)字加速器項目主管 Alberto Prado 指出,設備和系統(tǒng)的互操作性是數(shù)字醫(yī)療行業(yè)崛起的關(guān)鍵。隨著協(xié)作護理模式日益盛行,未來的醫(yī)療必然將整合所有資源,并以主動預防為主。
為了迎接物聯(lián)網(wǎng)領域的巨大機遇,整個產(chǎn)業(yè)不僅需要推動技術(shù)創(chuàng)新,還需要推動商業(yè)模式創(chuàng)新和跨行業(yè)協(xié)作。由于用例、應用和商業(yè)模式紛繁多樣,物聯(lián)網(wǎng)市場將比移動市場更加碎片化。
總結(jié)
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