基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

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    中文名
    基于蜂窝网络的窄带物联网
    外文名
    Narrow Band Internet of Things, NB-IoT

    1概述

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    NB-IoT应用场景NB-IoT应用场景
    对于物联网标准的发展,华为的推进最早。2014年5月,华为提出了窄带技术NB M2M;2015年5月融合NB OFDMA形成了NB-CIOT;7月份,NB-LTE跟NB-CIOT进一步融合形成NB-IOT;预计NB-IOT标准会在3GPP R13出现,并于2016年6月份冻结。

    此前,相对于爱立信诺基亚英特尔推动的NB-LTE,华为更注重构建NB-CIOT的生态系统,包括高通、沃达丰、德国电信、中国移动、中国联通、Bell等主流运营商、芯片商及设备系统产业链上下游均加入了该阵营。

    基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

    2特点

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    NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。 NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。

    3前景与优势

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    移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。

    对于电信运营商而言,车联网智慧医疗智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。

    NB-IoT具备四大特点:

    一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;

    NB-IoT让世界万联NB-IoT让世界万联

    二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;

    三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;

    四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。

    NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。

    因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。

    目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。

    4需求与发展

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    随着智能城市、大数据时代的来临,无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。目前已经出现了大量物与物的联接, 然而这些联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载,但非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求,根据物联网业务特征和移动通信网络特点,3GPP根据窄带业务应用场景开展了增强移动通信网络功能的技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。

    我们正进入万物互联(IoT)的时代,这对于整个移动通信产业来说是一个巨大的机会。这一点在MWC2016上展露无疑。无论是运营商大咖,还是设备商巨头,纷纷展示了完整的物联网解决方案和在不同垂直行业的应用。

    当然,实现这一切的基础,是要有无处不在的网络联接。运营商的网络是全球覆盖最为广泛的网络,因此在接入能力上有独特的优势。然而,一个不容忽视的现实情况是,真正承载到移动网络上的物与物联接只占到联接总数的10%,大部分的物与物联接通过蓝牙、WiFi等技术来承载。

    为此,产业链从几年前就开始研究利用窄带LTE技术来承载IoT联接。历经几次更名和技术演进,2015年9月,3GPP正式将这一技术命名为NB-IoT。MWC2016上,NB-IoT首次亮相,受到瞩目,运营商和设备商纷纷为其站台和背书。

    华为无线网络产品线首席战略官余泉在接受《通信产业报》(网)采访时表示:“NB-IoT是蜂窝网络产业应对万物互联的一个重要机会。我们非常看好NB-IoT的商用前景,推荐将其作为物联网联接技术的首要选择。”

    他向记者阐释了NB-IoT的商业和技术优势。从商业层面上来讲,截至目前,蜂窝网络覆盖了全球超过50%的地理面积,90%的人口,是一张覆盖最为完整的网络。 从技术层面上来讲,NB-IoT有4大技术优势。首先是覆盖广,相比传统GSM,一个基站可以提供10倍的面积覆盖;其次是海量连接,200KHz的带宽可以提供10万个联接;第三是低功耗,使用AA电池便可以工作十年,无需充电;第四是低成本,模组成本小于5美金。

    此前,华为曾向记者算了一笔账,假设全球有500万左右物理站点,全部部署NB-IoT,每个站3个扇区、每个扇区部署200kHz、每小时每个传感器发送100个字节,那么全球站点能够联接的传感器数量高达4500亿。

    据了解,NB-IoT可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。随着3GPP标准的首个版本在6月份发布,将有一批测试网络和小规模商用网络出现。NB-IoT将在多个低功耗广域网技术中脱颖而出。

    “NB-IoT在欧洲和乃至全球都呈现出巨大的发展机遇。到2020年IoT全部产业链价值有望达到3万亿欧元,包括全产业链上下游,如网络连接、数据处理、平台应用、商业合作等。”余泉表示,华为已经做好在2016年完成NB-IoT商用的准备。

    华为轮值CEO胡厚昆在2015全球移动宽带论坛上发表主题演讲时指出,移动运营商需要立即采取行动,抢占快速增长的物联网市场份额。目前,运营商虽然在可接入性方面拥有独特优势,但是许多其它技术,如ZigBee、蓝牙和内置WiFi也在迅速发展,运营商必须与垂直行业展开激烈竞争。胡厚昆强调,必须迅速制定统一的物联网标准,以推动跨行业发展。沃达丰集团研发主管Luke Ibbetson对此表示赞同。他指出,目前80%-90%的物联网设备由低功耗的室内系统连接,余下的设备则由蜂窝网络连接。很多人认为,新出现的LPWA(低功耗广域)技术成本低,覆盖又广,将为移动运营商发展物联网带来良机。不过,Ibbetson指出:“我们目前还没有为客户开发出合适的解决方案,因此仍然面临巨大压力。”

    转向窄带物联网

    对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互操作性测试和产品兼容验证。目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。

    即将步入爆发期

    随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。飞利浦数字加速器项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互操作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”

    NB-IoT亟需开放的平台

    “NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。

    就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。

    余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。

    如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。

    对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。

    产业关键年

    “NB-IoT标准预计在2016年6月完成。”余泉表示,这体现NB-IoT进入了发展的关键一年。

    据悉,随着3GPP标准在6月份冻结,经过市场的洗礼后,NB-IoT会在LPWA市场的多个技术竞争中脱颖而出,成为领先运营商的最佳选择。同时2016年也将成为NB-IoT的商用元年。

    今年将有很多芯片厂家和模组厂家支持NB-IoT发展。在网络方面,华为计划在今年下半年推出支持NB-IoT的系统。而许多其他网络设备供应商也计划在今年实现对NB-IoT的支持。

    运营商在发展NB-IoT方面表现的十分迫切。“即使产业已经尽力最大努力,促进NB-IoT快速发展,但运营商还是认为发展进度不够快,给了供应商很大压力。”余泉透露。

    垂直行业也提出了他们对技术的要求:终端电池寿命要达到10年以上,安全性必须完全满足,且今年要能够商用。

    用户案例是NB-IoT或者说蜂窝物联网要成功非常关键的一点。现在借助Open Lab,业界已经讨论如何去使能更多的用户案例。目前智能停车、智能水表、智能追踪等用户案例已经完成实验室验证。“预计今年下半年就会有NB-IoT商用的网络,明年将会规模部署,这是我们整个产业的大概期望。”余泉表示。

    对于NB-IoT发展的挑战,余泉表示万事开头难,但蜂窝产业发展几十年,拥有开放合作的传统,才能达到今天的成就。“我相信NB-IoT产业也会重复这样的开放合作,为运营商、垂直客户带来新的商业成功,同时对整个社会,对整个的经济起到非常好的促进作用。”余泉介绍。

    助运营商开启百亿联接市场

    据悉,当前只有10%的IoT应用是基于蜂窝网络的,蜂窝网络具备覆盖优势和成本优势,华为已经做好了在2016年内完成商用的准备。华为方面表示,华为在IoT市场最关键的一步就是“帮助运营商开启一个百亿联接市场”。

    同时,在GSMA NB-IoT Forum的倡导之下,华为与运营商共同建立开发实验室,加强企业间合作。目前,华为已与中国移动、阿联酋电信、LG Uplus、上海联通、意大利电信和沃达丰在全球成立六个NB-IoT开放实验室,专注于NB-IoT的联合创新、产业发展、集成验证,探索全新的商用案例与商业模式,并将成果整个行业。

    据了解,华为与移动运营商沃达丰将联手建立NB-IoT开放实验室,以推动NB-IoT技术的发展和推广。使用预标准NB-IoT技术的NB-IoT开放实验室将研究网络解决方案验证、新应用创新、设备集成、业务模式研究以及产品合格验证等。

    NB-IoT规模化商用在即

    2016年6月16日,在韩国釜山召开的3GPPRAN全会第七十二次会议上,NB-IoT作为大会的一项重要议题,其对应的3GPP协议相关内容获得了RAN全会批准,标志着受无线产业广泛支持的NB-IoT标准核心协议的相关研究全部完成。标准化工作的成功完成也标志着NB-IoT即将进入规模商用阶段,物联网产业发展蓄势待发。

    随着标准的冻结,将有更多的产业链企业加入NB-IoT阵营,这将促使NB-IoT迅速规模化商用。NB-IoT的商用也将构建全球最大的蜂窝物联网生态系统。如此一来,2016年下半年将涌现出更多的商业应用已是铁板钉钉。窄带物联网巨大的“蓝海”市场已经开启,并将在未来出现爆炸式增长。据GSMA预测,到2020年全球互联设备将会到达270亿,其中100亿为移动连接设备。

    5全球首个NB-IOT样板

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    2010年起,上海联通率先开展了以用户感知为导向的“全业务服务体系”建设,实现企业发展的“双轮驱动模式”,以“发展”为前轮,快速扩展市场;以“服务”为后轮,纠偏平衡确保企业发展。五年时间,上海联通取得了收入翻番、利润翻番、用户规模翻番、网络规模翻番、客户满意度逐年提升的优秀成绩。

    然而,转型压力仍然巨大。上海市的移动通信市场已经是一个完全饱和的市场,人口红利已近消失。更多是深挖存量市场、维护现有用户,在优质的移动宽带网络下为用户提供更加丰富多彩的优质内容,培养流量使用习惯。

    在集团层面,网络创新转型一直以来也是极为重要的课题,曾明确提出“网络创新转型不能再是单独的就网络说网络,必须要能支撑市场业务或者支撑模式创新”。

    2016年2月,上海联通运维部与集客部在对于网络创新转型进行了一系列的探讨,将方向定在了万物互联上。万物互联大幅增长对网络的压力是什么?上海联通相关负责人告诉C114,当时主要考虑的是连接数。物的连接增长没有历史数据、范围又广,无法预估,如遇突发情况,信令连接会“爆掉”。

    出于这一考虑,上海联通与众多合作伙伴进行了深入的交流,当时NB-IOT的前身LTE-M(C114注:今年9月由国际电联正式命名为NB-IOT)进入其视线。LTE-M可以有效解决物联网方面的问题,且后续有着良好发展前景,上海联通最终以此为基础,携手合作伙伴在位于金桥的宁桥路机房进行部署。

    然而,4.5G有什么业务可作切入?在对众多行业进行考量后,双方于4月确定先从两个业务入手,分别是智能停车和智能水表。这两个业务从芯片成熟度一直到下游合作厂商整个产业链相对比较成熟,具有良好的持续性。业务确定后就进入了马不停蹄的快速建设中,5月、6月,赶在7月亚洲移动大会·上海站之前正式上线,并在大会上隆重展示。

    上海联通在宁桥路的两个停车场,共计20多个停车位,全部安装了带有4.5G NB-IOT芯片和一个地磁感应芯片的监测器,数据先传输到5楼的基站、再传到1楼的创新孵化基地,通过机房的集中管理平台实现更加智能的停车功能。与传统的停车方案相比,智能停车业务改变了需通过中继网关收集信息再反馈给基站所存在的复杂网络部署、多网络组网、高成本、大容量电池等诸多问题,可以实现整个城市一张网,便于维护和管理,与物业分离更易寻址安装等优势。

    当前抄表方案存在着深度覆盖差、功耗大、成本高的挑战。而智能水表业务通过在水箱里面集成一块带有特殊芯片的电路板,不但可以实现更为精准的抄表数据传输,更可以智能监测控制水箱开关,凸显了NB-IOT技术在覆盖增强方面的优势。

    中国联通将智慧城市的试验基地扎根在上海,上海成为其探索智慧交通生活的前沿阵地。而上海联通早在2011年就开始发展物联网业务,其中最为突出的便是车联网应用。

    上海联通打造了多项智慧“沃”交通的整体解决方案,从数据通信传输能力的提供者到车联网(Telematics)及相关服务的提供者,从传统业务平台的提供者到资讯平台,乃至商务平台的系统整合者,各个领域均有不少成功案例。无论是宝马的“互联驾驶”、巴士公司的“智能出租”,还是116114的“一键导航”,上海联通皆交出了一份出色答卷。

    作为宝马“互联驾驶”的一级供应商,中国联通一方面为宝马公司提供基础的3G移动通信服务(MNO);另一方面,整合自身信息服务能力和宝马的其他供应商的专业能力,共同提供Telematisc服务平台系统集成(TSSP)、呼叫中心(CallCenter)和信息内容服务(Content)等整合的汽车信息化服务。这是中国运营商第一次以整体服务提供商的角色参与车厂前装车载信息服务(Telematics)项目。

    据前述负责人介绍,到今年为止,上海联通物联网用户已经突破了100万(卡),其中4成是3G,主要是车载物联网;6成是2G,包括POS机、小区储物柜等。未来3-5年间,其物联网连接数量预计将有百倍规模增长。上海联通希望“网络创新可以更好地适应万物互联时代到来”,前台部门、网络建设维护部门都将参与到这个领域中来。

    6NB-IoT开放实验室

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    2016年2月22日,华为与移动运营商沃达丰将联手建立NB-IoT开放实验室,以推动NB-IoT技术的发展和推广。

    使用预标准NB-IoT技术的NB-IoT开放实验室将研究网络解决方案验证、新应用创新、设备集成、业务模式研究以及产品合格验证等。沃达丰集团研发总监兼NB-IoT论坛主席LukeIbbetson表示:“随着该技术在即将到来的2017年初实现商业部署,与开发商和解决方案提供商共同构建一个生态系统将变得至关重要。”NB-IoT技术将通过更加有效地连接需要较长电池寿命的对象从而扩大物联网(IoT)的应用。预计在2016年底或2017年初出现第一批由NB-IoT技术连接的设备。沃达丰与华为将该技术融入现有位于西班牙的移动网络,然后将首个预标准NB-IoT信息发送至安装在水表中的u-blox模组。该试验将被并入NB-IoT开放实验室联合会。

    7首个NB-IoT商用测试

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    沃达丰和华为都宣称,此次商用测试,将NB-IoT与现有网络基础设施融合,是世界上首个利用此技术的测试。华为还表示这次测试仅仅是NB-IoT设备一系列可能性的开始;在未来还会出现各种企业应用,例如公用事业水表、传感监测以及资产跟踪等。

    华为携手沃达丰完成首个NB-IoT商用测试华为携手沃达丰完成首个NB-IoT商用测试

    华为无线网络业务部总裁汪涛(David Wang)表示:“NB-IoT技术已经得到了业界的认可。通过与沃达丰的联合创新,进一步加强了我们为客户提供创新解决方案、帮助客户满足业务需求以及引领技术和产业生态系统发展的愿景。我们将与沃达丰一起,构建一个网络连接更发达的世界。”

    沃达丰集团架构和创新事业部总监Matt Beal称,此次演示证明了运营商在IoT领域的作用---M2M已经是一个成功且不断成长的市场。他说道:“沃达丰已经引领了NB-IoT的发展,授权频谱LPWA技术已经得到了业界广泛的支持。此次与华为合作完成的首次商用测试也进一步说明了这一点。一旦正式商用后,NB-IoT将为企业客户带来切实的利益,更多设备将会通过网络连接至IoT。”

    8开启广袤市场空间

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    人与人之间的通讯规模已近天花板,物与物的则刚刚进入增长快车道。随着可穿戴、车联网、智能抄表等新兴市场的开启,工业4.0、智慧城市、智慧农业等理念照进现实,万物互联的时代正加速到来。

    物联网(IoT)的未来充满想象空间。华为认为,到2025年全球将有1000亿个连接,其中大部分与物联网有关。

    物联网对连接的要求与传统蜂窝网络有着很大不同,窄带蜂窝物联网(NB-IOT)由此应运而生。这一由电信行业推动的新兴技术拥有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点,极具商用潜力。

    Machina预测,NB-IOT未来将覆盖25%的物联网连接。对面临用户饱和、OTT冲击的运营商来说,NB-IOT将叩开广袤的新市场,带来三倍以上的连接增长;而对正积极转型升级的传统行业从业者而言,它在适应场景、网络性能、可管可控及可靠性等方面亦具备运营商网络的先天优势。

    人口红利消逝和流量营收“剪刀差”下,物联网成为运营商新的收入增长源泉。以沃达丰为例,其2015财年移动用户数增幅仅3%,物联网连接数增幅则达到33.5%,相关业务收入增长亦达24.7%。但传统2G、3G、4G技术并不能充分满足物联网设备低功耗、低成本的连接需求。

    NB-IOT的诞生并非偶然,寄托着电信行业对物联网市场的憧憬。其前身可以追溯至华为与沃达丰于2014年5月共同提出的NB-M2M。

    由这两家公司首倡的窄带蜂窝物联网概念一经提出即得到了业界的广泛认可,随后高通、爱立信等越来越多的行业巨头加入到这一方向的标准化研究中。为了促进标准的统一有利于产业发展,最终3GPP在2015年9月RAN全会达成一致,确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的唯一标准,并立项为Work Item开始协议撰写,预计将于2016年6月的3GPP R13冻结。

    NB-IoT在物联网应用中的优势显著,为传统蜂窝网技术及蓝牙、Wi-Fi等短距离传输技术所无法比拟。首先其覆盖更广,在同样的频段下,NB-IOT比现有网络增益20dB,覆盖面积扩大100倍。

    其次是对海量连接的支撑能力,NB-IOT一个扇区能够支持10万个连接。目前全球有约500万个物理站点,假设全部部署NB-IOT、每个站点三个扇区,那么可以接入的物联网终端数将高达4500亿个。

    同时NB-IOT的功耗更低,仅为2G的1/10,终端模块的待机时间可长达10年。在成本上也将更低,模块成本有望降至5美元之内。未来随着市场发展带来的规模效应和技术演进,功耗和成本还有望进一步降低。

    此外,在支持大数据方面,NB-IoT连接所收集的数据可以直接上传云端,而蓝牙、Wi-Fi等技术则没有这样的便利。

    尽管标准制定尚未完成,NB-IOT应用已经逐渐铺开,并在实践中得到了各方肯定。2015年世界移动通信大会(MWC 2015)期间,沃达丰与华为就联合展示了智能抄表业务。

    广东联通积极响应国家“互联网+”战略,与华为针对NB-IOT展开合作,成立物联网联合创新项目组。结合联通在平台、网络和运营的强项与华为在标准、芯片和模组成本的优势,共同探索并实施可落地的物联网业务,通过真实的业务需求和场景将NB-IOT技术与之相融合,推进物联网产业发展。双方选择了社会价值较大、产业链相对成熟的智能停车等为切入点。

    随着国内生活水平的提高,汽车已经进入寻常百姓家,但也带来“停车难”等问题——据调查,平均每位司机有20%的时间用在寻找停车位上,而广东作为国内发达省份之一,这一现象更为突出。

    在深圳,智能停车业务已经开始推行,用户只要安装看APP即可通过收据查找附件停车位,并可支持导航等功能。与传统的停车方案相比,这一基于NB-IOT的试点改变了需要通过中继网关收集信息再反馈给基站所存在的复杂网络部署、多网络组网、高成本等诸多问题,真正实现整个城市一张网,便于维护和管理。

    与智能停车类似,NB-IoT在智慧农业、智能制造等低功耗广域网领域也具有着广泛的应用前景。由于应用场景特殊带来的高技术要求,这些应用一直缺乏专有的无线技术,NB-IOT可以很好地填补这一市场空白,从而支撑物联网向更广大的领域发展。

    一项技术由纸面到商用离不开一个强大生态系统的支撑。长期以来,物联网连接技术各自为战,从芯片到系统各方采用的规范不一,造成大规模部署的瓶颈。

    如今,围绕NB-IOT的生态已初步成型,并在持续扩大中,拥抱万物互联的条件开始成熟。在网络设备供应商层面,华为、爱立信等领导者均已推出了基于NB-IOT的端到端解决方案。

    运营商层面,中国移动、中国联通以及沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信、AT&T等全球顶尖运营商皆就NB-IOT发布了各自的发展计划,并展开试点。

    垂直行业中,越来越多厂商开始采用NB-IOT技术来提升竞争力。比如具备智能追踪、超距告警、电子锁控制、电池监控等功能的智能拉杆箱,还有厂商推出了具备位置定位防盗功能及信息上传、跟踪功能的智能自行车。此外,在市政的路灯和垃圾管理、环境监测和畜牧养殖灌溉等领域,NB-IOT的部署亦日益增多。

    9NB-IoT终结“碎片化”

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    低迷多时的电信运营商似乎找到了新增长点。2015年11月4日,在香港举办的MBB会议(全球移动宽带论坛)上,沃达丰电信集团呼吁全球运营商尽快商用NB-IoT(NarrowBand-IoT)技术。NB-IoT是目前主流电信运营商、设备商针对物联网市场在全球标准组织3GPP提出的最新技术。

    电信行业憧憬物联网市场已达10年之久,但由于传统2G、3G、4G网络并不满足物联网设备低功耗、低成本的要求,一直以来,大部分物联网设备在联接时主要使用Wi-Fi、蓝牙等免费技术,运营商很难从中获利。目前,全球联网的物联网终端约40亿个,但接入运营商移动网络的终端只有2.3亿个左右,运营商在物联网市场占比不足6%。

    不过,针对物联网提出的NB-IoT有可能给运营商带来3倍增量。据华为轮值CEO胡厚昆介绍,NB-IoT能够让接入运营商网络的物联网终端在2020年达到10亿个。或许正是这个原因,NB-IoT被沃达丰主管LukeIbbeston称之为“拥有巨大潜力的商业蓝海”。

    电信商押宝物联网

    在全球71亿的移动用户数前,2.3亿个物联网联接确实占不了多少比重,但移动用户已经饱和,而物联网才刚刚起步,所以这是电信行业为数不多的几个值得期待的业务。

    当前,多数电信运营商遭遇增长停滞难题。数据显示,2015年的财富500强中,入榜的18家电信运营商,7家出现收入下滑,全球第九大运营商西班牙电信的收入降幅高达11%。

    移动通信市场饱和是运营商最主要的困境。在沃达丰的最新财报中,2015财年(2014年3月至2015年3月),沃达丰占比71%的移动业务收入出现下降,且用户数增速只有3%。相比之下,沃达丰来自物联网业务的收入则同比增长了24.7%,物联网联接数也从2014财年的1610万增长至2150万,增幅33.5%。

    根据沃达丰财报数据计算,每个移动用户可以给沃达丰贡献105美元的年收入,而每个物联网联接贡献的年收入为27.8美元。但为移动用户提供网络服务,需要巨额的网络建设成本和维护成本,而物联网业务几乎都在现有网络的基础上提供,成本极低,27.8美元绝大多数都是利润。

    目前,沃达丰的物联网业务分布于27个国家,但大多仍部署在传统移动网络上,功耗、联接数限制、成本等因素制约了其业务的增长速度。2014年5月,沃达丰与华为提出NBM2M技术,试图通过改进现有网络提供低成本、低功耗的物联网联接,NBM2M也是NB-IoT的前身。今年9月,国际标准组织3GPP在美国凤凰城通过了名为NB-IoT的WorkItem(WI)立项决议,根据计划,NB-IoT标准将于2016年3月的3GPPR13完成标准冻结,届时NB-IoT的规模商用也即将启动。

    根据全球物联网研究机构MachinaResearch的统计数据,2015年,全球运营商物联网联接数2.3亿,给运营商贡献市场约70亿美元,这一数字在2020年将达到240亿美元。一位华为工作人员介绍,到2020年,接入运营商网络的物联网设备占比有可能达到20%,而且占比还会继续提升,基于Wi-Fi、蓝牙的联接占比将会降低。

    巨头结盟或终结“碎片化”

    “相比于Wi-Fi、蓝牙等技术,NB-IoT最明显的优势是数据采集和能耗。”MBB的展区里,深圳大行科技产品科长罗艳鸿对21世纪经济报道记者说。

    “Wi-Fi、蓝牙等技术收集的数据都是传到用户手机上,难以形成大数据,且数据准确率很低、耗电量极大,两天就得充一次电;NB-IoT联接后数据采集直接上传到云端,很精确,并且可以实现5年不充电。”罗艳鸿称,大行科技计划在50万台自行车中使用NB-IoT技术。

    基于此类特性,当前大量的可穿戴设备、智能门、窗、温度计均是NB-IoT的市场。庞大的市场吸引的不只是电信玩家,诸如高通、Intel等一批芯片、传感器巨头也加入到了NB-IoT阵营,而他们的市场远远超过电信运营商。

    据华为介绍,高通、Quectel、瑞士企业ublox等一批芯片企业都是华为在NB-IoT技术上的合作伙伴。除此之外,华为旗下多个产品线也启动了物联网的联合研发。去年,华为2500万美元收购了英国的芯片公司Neul。目前该公司已经推出了NB-IoT芯片。此前,华为还针对物联网推出了LiteOS操作系统。

    今年7月,致力于物联网芯片的巨头Intel也加入到NB-IoT阵营。当月,Intel、爱立信、诺基亚曾宣布携手致力于面向IoT的下一代无线连接。在3GPP正式命名NB-IoT之前,NB-LTE也是技术前身之一。Intel当时宣布提供NB-LTE芯片组的路线图,并于2016年提供产品。值得一提的是,爱立信是最早布局物联网的电信企业,早在2010年时,爱立信就提出“500亿联接”概念,该概念此后被大量企业、研究机构引用。

    在NB-IoT之前,物联网行业的终端、网络、芯片、操作系统、平台等各方路径不一,使得物联网“碎片化”现象严重。NB-IoT的巨头联盟或许会成为终结碎片化、统一物联网的一个契机。

    10全球NB-IOT论坛筹备会议召开

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    2015年11月6日,中国移动,中国联通,爱立信,阿联酋电信,GSMA,GTI,华为,英特尔,LGUplus,诺基亚,高通,意大利电信,西班牙电信和沃达丰(排名顺序按照英文字母)等全球主流运营商,设备,芯片厂商及相关国际组织齐聚香港,共商产业大计,筹划成立NB-IOT产业论坛。此次峰会的圆满召开为下一步论坛的成立奠定了良好基础。 NB-IOT论坛旨在团结产业及生态链伙伴,促进NB-IOT市场快速上市、健康发展,将极大的促进NB-IOT产业蓬勃成长。

    NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗少、架构优等特点。 NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式,与现有网络共存。

    NB-IOT论坛的宗旨包括:

    1.加速业务应用示范和POC测试及现网验证,帮助NB-IOT解决方案更好的匹配LPWA(低功耗广域)市场需求。

    2.引领行业伙伴共同构筑成熟的端到端产业链,以促进NB-IOT产业未来的快速发展及商用部署;

    3.促进NB-IOT在垂直市场的应用,孵化新的商业机会点;

    4.与NB-IOT所有产业伙伴合作,共同确保不同厂家的解决方案和业务的互联互通。

    此次会议上,中国移动、阿联酋电信、LG Uplus、上海联通、意大利电信和沃达丰(排名顺序按照英文字母)共同宣布将在全球成立六个NB-IOT开放实验室。该实验室将专注于NB-IOT的业务创新、产业发展、互操作性测试以及产品合格验证。同时,做为NB-IOT论坛的关键组成,开放实验室还将致力于探索全新的商用案例与商业模式,并将成果分享到整个行业。

    据悉,一些客户已经开始对Pre NB-IOT进行实验局测试,预计在2016年下半年预商用。2017年初将迎来商用部署。

    NB-IOT论坛的筹备和开放实验室的成立标志着NB-IOT产业已经进入了全新的发展阶段,这将强有力的推动产业的快速成熟与商用进程。该论坛将接受现有国际组织的管理和指导,其范围,形式和目标已经开始制定,论坛成员可以在未来进行增补。

    11试商用

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    中国联通将于2017年5月15日举办“中国联通NB-IoT网络试商用发布会暨物联网生态论坛”,以迎接万物互联,抢抓百亿级市场机遇。作为智慧城市建设的积极参与者,中国联通一直致力于物联网的发展,建成了以上海为代表的目前世界上最大规模的NB-IoT商用城域网络,实现了上海城域全覆盖。

    和中国电信重耕800M,在800M低频上建设部署NB-IoT不同的是,中国联通采取了在900M/1800M双频上进行部署,除北京、上海等大城市,超过80%的基站拟采用基于LTE 1800M的升级部署方案。

    并且目前正在积极推进NB-IoT和eMTC技术试点。试点主要包括两部分:一部分是内场实验,依托于中国联通物联网开放实验室,主要推进各类物联网技术对接;另一部分是外场测试,中国联通已经在全国10多个城市同步推进测试工作。

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    标签: 科学 科技 物联网

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    • 更新时间:2017-08-08
    • 创建者:yujinjin
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