NB-IoT标准、关键技术、应用现状与展望

iot101君
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2016-12-23 14:25:20 来源: 5G

NB-IoT具有哪些特点和优势?其标准化和产业化进展如何?影响其规模商用的主要障碍有哪些?我国在相关领域有哪些大动作?带着这些问题,《人民邮电》报记者采访了本书的主要作者——中兴通讯无线架构技术预研资深专家袁弋非。

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与3G和4G相比,5G不仅在无线技术方面将实现全面升级,在连接的主体和商业模式方面也会发生重大变革,万物互联的时代将真正来临。值得关注的是,近年来,NB-IoT(窄带物联网)的兴起和不断成熟有望将这一时间点提前。近日,由中兴通讯编写的《窄带物联网(NB-IoT)标准与关键技术》一书正式出版发行。这是全球第一本系统阐述NB-IoT标准和关键技术的专业书籍。

NB-IoT具有哪些特点和优势?其标准化和产业化进展如何?影响其规模商用的主要障碍有哪些?我国在相关领域有哪些大动作?带着这些问题,《人民邮电》报记者采访了本书的主要作者——中兴通讯无线架构技术预研资深专家袁弋非。

 

NB-IoT具备“一统天下”的潜质

物联网是未来无线通信的重要应用,能够极大地拓宽蜂窝网络的业务范围。此前,无线物联网的解决方案和标准五花八门,多数针对特定的物联网业务,无论是市场还是标准都呈碎片化的状态。NB-IoT是真正意义上的全球首个IoT的无线标准,众多的运营商、设备商和终端芯片厂商等都对NB-IoT标准寄予了厚望。

袁弋非表示,在现在这个时间点,推出一部关于NB-IoT的专著是很及时的。本书完整介绍了Rel-13 NB-IoT的标准和关键技术,内容系统全面,涵盖核心网、无线接入网高层、无线接入物理层、性能指标等。在关键技术方面,除了被标准采纳的技术之外,对其他主要的备选技术也作了较为详尽的描述,相互对比能够帮助读者了解技术筛选的背景和过程。书中还附有大量的性能分析和仿真,能够带给读者更直观的认识。

工信部信息通信发展司司长闻库为该书作序,他指出:“根据国际标准制定的亲身经历,以及技术预研的思考,整理出了这一本系统介绍,这是一本非常及时和非常有价值的书。大胆创新,既兼顾了LTE已有的标准设计理念,又突出了NB-IoT的特性。”

对比LoRa等其他物联网技术,NB-IoT具备哪些优势和劣势呢?袁弋非认为,NB-IoT是基于LTE基本结构的IoT传输技术,主要由传统的无线运营商来部署,不仅是独立组网,而且可以与LTE混合组网。其采用的是授权频谱,所以优势在于有望实现更大的经济规模,有更可靠的性能保障,有“一统天下”的潜质;但缺点是门槛相对较高,部署成本不一定能降得很低。相比而言,LoRa的空口基本上是私有接口,可以采用非授权频谱。这既是其优势——部署成本低、门槛低,但也是劣势——市场碎片化、经济规模小,而且性能不一定能够得到很好的保障。

他认为,目前看来,NB-IoT的势头正旺,有可能迅速抢占LoRa和其他IoT技术的市场,不断扩大自己的份额。但在一定时期内,NB-IoT与LoRa等还是互补的关系。我国运营商普遍拥有巨大的市场体量,并且有相对宽裕的频谱资源。对他们而言,NB-IoT的市场前景更广阔,所以他们更倾向于部署NB-IoT技术。

 

NB-IoT预计将在2017年规模商用

2016年6月16日,NB-IoT技术协议获得了3G无线接入网(RAN)技术规范组会议通过。从立项到协议冻结仅用时不到8个月,成为史上制定最快的3GPP标准之一。全球移动通信基础网络运营商终于有了标准化的物联网专有协议。在9月完成性能标准制定和12月完成一致性测试后,NB-IoT即将进入商用发展阶段。

袁弋非介绍说,中兴通讯从技术标准化到与运营商的联合测试等环节都是主要的技术贡献者和参与者。2015年9月,NB-IoT被正式立项进行评估。在NB-IoT SI阶段(2015年9月~2015年12月),中兴通讯共输出数十篇提案,内容涵盖同步信道设计、上下行物理信道设计、链路仿真结果、系统仿真结果、终端能耗、核心网设计等,通过链路仿真、系统仿真以及技术分析,全面而系统地阐述了基于LTE的NB-IoT方案。此后,在NB-IoT WI阶段(2016年1月~2016年6月),中兴通讯共输出近两百篇提案,负责牵头多个重要议题的讨论,大力推进NB-IoT标准化。

在网络技术领域之外,中兴通讯还在嵌入式操作系统、行业终端以及M2M平台方面有着长期的技术储备。从芯片、模组、无线、核心网到平台均具备了强大的研发实力,积极配合国内三大运营商与国际高端运营商开展NB-IoT端到端测试,并与相关行业积极合作,共建NB-IoT生态圈,拓展垂直行业应用市场。

在谈到NB-IoT在国内外的商用现状时,袁弋非表示,目前NB-IoT还未正式商用,但国内外的运营商对NB-IoT的积极性很高,中国移动、中国联通、中国电信、沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信和AT&T等全球顶尖运营商都已围绕NB-IoT发布了各自的发展方略。

在国内市场,我国三大电信运营商都已积极行动起来。

中国移动积极推进NB-IoT技术验证,在内场和外场与各厂家合作进行NB-IoT测试。2016年6月,中国移动携手中兴通讯完成了严格的、基于NB-IoT标准协议的POC测试,实现了物理层的打通。11月在乌镇举办的第三届世界互联网大会上,中国移动联合中兴通讯演示了端到端的NB-IoT智能道路停车、“五水共治”智能水监测业务。这是基于NB-IoT标准协议的国内首例物联网业务演示。

2017年上半年,中国电信计划部署基于800MHz的NB-IoT网络,将实现全网覆盖,目前中兴通讯与中国电信合作,已在7省8地市开展了NB-IoT外场测试。

中国联通在北京、长沙、深圳和广州4个城市进行了NB-IoT现网技术验证与评估,并计划在9个试点城市进行大规模业务应用及示范。

袁弋非预测,NB-IoT的商用化时间点应该会出现在2017年第二季度。NB-IoT的商用需要端到端各个环节的完善成熟。从接入层来看,当前主流的设备厂商的无线和核心网,都已具备测试条件,各大运营商也在积极推进网络侧的测试。从平台层来看,NB-IoT可以接入自有平台,也可以接入第三方平台,业务平台本身已较为成熟。

他认为,目前限制NB-IoT规模化商用的最大瓶颈是芯片和终端。未来海量的小数据量物联网终端将接入NB-IoT网络,如果终端成本足够低,就会带来更多的应用,将吸引更多的企业共同来推动NB-IoT产业的发展,从而进一步降低终端成本,形成良性循环。5G微信公众平台(ID:angmobile)了解到,袁弋非指出,NB-IoT芯片加模组的目标价格是5美元以下,但现阶段还无法实现。需要更多的芯片厂家共同努力,一起推动芯片的成熟与发展。需要注意的是,NB-IoT的终端不仅包含芯片、模组,传感器也是重要的一个组成部分,传感器的成本也需要得到优化。袁弋非表示,随着NB-IoT芯片和终端在2017年上半年的成熟与规模出货,预计NB-IoT将在2017年下半年实现真正的规模性商用部署。

 

做IoT产业的ICT使能者

中兴通讯早在2014年就发布了M-ICT战略,提出为产业变革赋能,协同全球客户、合作伙伴,迎接万物移动互联时代的来临,通过创新推动ICT产业持续发展。今年,中兴通讯又提出了M-ICT 2.0战略,再一次强化了万物互联的战略地位。

袁弋非介绍说,基于对ICT产业变革趋势的理解和判断,中兴通讯结合愿景、使命和定位,按未来产业化和影响程度,识别和遴选五大行业发展趋势,组成“VOICE”趋势,其中,V代表虚拟Virtuality ,O代表开放Openness,I代表智能Intelligence,C代表云化Cloudification,而E则代表万物互联Internet of Everything。万物互联成为中兴通讯的重点战略之一,NB-IoT也被定位为中兴通讯的重点战略性综合解决方案,旨在通过和各相关行业、企业的密切合作,推动NB-IoT的发展,以帮助运营商实现低功耗、广覆盖的万物互联。

在M-ICT 2.0战略的指导下,中兴通讯在推动NB-IoT商用发展方面开展了一系列卓有成效的工作。袁弋非表示,在战略的具体实施过程中,中兴通讯的定位是做IoT产业的ICT使能者,携手合作伙伴一起向客户提供整体解决方案。

中兴通讯在业界发起成立了万物互联产业联盟(GIA)。基于中兴通讯在全球160个国家和地区的运营商及政企客户资源与渠道,会员单位能优先共享市场商机,能获得中兴通讯的物联网专利优先授权。2003年~2013年,中兴通讯在物联网领域的累计专利数量在全球排名第一,2016年中兴通讯的物联网专利持有量居全球前三。

GIA联盟还设立了IoT产业基金,能联合多个外部基金、风险投资,优先对GIA伙伴的技术及产品进行投资等,通过为合作伙伴提供基础设施、技术、资金等多种便利,降低创新门槛与复杂度,帮助企业及创业者快速进入市场,助力物联网产业链快速发展、完善与成熟。GIA联盟目前已经快速完成了First100伙伴的召集,树立起了物联网产业联盟品牌。

同时,中兴通讯还联合KPN、爱立信、高通和InterDigital于近日推出了一个新的无线专利授权平台——Avanci,旨在使物联网公司能够更容易在其连接设备中嵌入蜂窝技术。此外,中兴通讯近年来还在智慧城市、智能汽车等物联网相关领域积累了丰富的经验和技术,为NB-IoT从终端到业务的研究发展打下了坚实的基础。

下阶段,中兴通讯又将从哪些方面着手推动NB-IoT发展呢?袁弋非表示,未来5年,中兴通讯将围绕“VOICE”五大趋势,“智慧联接万物,聆听未来声音(VOICE of Future)”,聚焦战略选择,与全球客户及合作伙伴一起共同推动ICT产业的持续发展。在NB-IoT相关领域将着力加强生态圈建设和垂直行业的探索。

中兴通讯将采取“连接入手、拓展终端、把握平台、聚焦行业”的发展策略,布局“两平、三横、四纵”,把握IoE机遇。

第一,从网络连接与终端切入:网络连接聚焦NB-IoT、LoRA、eMTC等相关标准进展和产品方案落地,终端聚焦智能硬件的智能部件和联接部件(芯片、OS、模组、网关)。

第二,把握平台机会:平台是IoE产业链的核心,当前尚无统一标准,产品形态多样。中兴通讯将聚焦IoE平台(包括联接管理、设备管理、应用使能等主要功能),并基于云提供IoE平台服务。

第三,拓展垂直行业:重点开展分析、安全和咨询及系统集成等服务,选择垂直行业加强突破。

第四,布局“两平、三横、四纵”:“两平”即生态圈及资本两大支撑平台。“三横”为终端、网络及IoE PaaS三个水平聚合。“四纵”为智慧家庭、工业互联网、车联网及智慧城市四个垂直领域。

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