如今物联网技术在行业应用的比例逐年提高,渗透生产制造、交通物流、健康医疗、消费电子、零售、汽车等应用行业。万物互联的时代正以极其迅速的脚步走进我们的生活。
物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
NB-IoT
NB-IoT,你以为是Niubility Internet of Thing?不不不,NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band -Internet of Things)技术。
“万物互联”实现的基础之一在于数据的传输,不同的物联网业务对数据传输能力和实时性都有着不同要求。
根据传输速率的不同,可将物联网业务进行高、中、低速的区分:
• 高速率业务:主要使用3G、4G技术,例如车载物联网设备和监控摄像头, 对应的业务特点要求实时的数据传输;
• 中等速率业务:主要使用GPRS技术,例如居民小区或超市的储物柜,使用频率高但并非实时使用,对网络传输速度的要求远不及高速率业务;
• 低速率业务:业界将低速率业务市场归纳为LPWAN(Low Power Wide Area Network)市场,即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术,多数情况下通过GPRS技术勉力支撑,从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。
也就是说目前低速率业务市场急需开拓,而低速率业务市场其实是最大的市场,如建筑中的灭火器、科学研究中使用的各种监测器,此类设备在生活中出现的频次很低,但汇集起来总数却很可观,这些数据的收集用于各类用途,比如改善城市设备的配置等等。
例如eMTC属于中等速率、高实时的物联网技术,适用于POS机、智能家电等。NB-IoT适用于低速率、高延时的物联网场景,例如智能抄表、智能停车、车辆跟踪、物流监控、智慧农林牧渔业等。 各类应用占比分布如下图所示:
低速率的物联网应用在整个物联网市场中占比60%,拥有巨大的市场空间,目前尚处于空白状态,而NB-IoT以其具有的技术优势,特别适合低速率的物联网应用,因此受到运营商及物联网生态圈的青睐,也为运营商进入物联网市场开辟了新航道。
NB-IoT技术具备的优势
优势一:海量连接
与传统的2G/3G/4G相比,NB-IoT有50~100倍的上行容量提升,200kHz带宽下单基站小区可支持5万用户。因此,与现有无线技术相比,NB-IoT可以提升50~100倍的接入数,同时进行了海量存储和接入控制的优化,适合海量接入的场景,例如智能路灯、智能垃圾桶、智能井盖、智能水表、智能电表、智能气表等。
优势二:深度覆盖
NB-IoT无线技术提升了功率谱密度,NB-IoT比LTE提升20dB增益,即覆盖能力提升100倍,很好地实现了广域覆盖,即使在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。这解决了现有LTE无线信号难以覆盖到的问题,例如部署在楼宇、地下车库、地下室内或地下管道内的水表、电表、气表等场景。
优势三:低功耗
NB-IoT节电技术DRX(Discontinuous Reception)和PSM(Power Saving Mode),通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电的目的,可让设备时时在线,保障电池5年以上的使用寿命。这满足了物联网设备低功耗长待机的关键需求,特别是无持续供电或无法更换电池的场景,如野生动物跟踪、恶劣条件下的传感器设备等,这些设备的待机时间通常要求5年以上。
优势四:低成本
NB-IoT核心网相对传统EPC核心网增加了“小包数据控制面传输优化、节电优化(PSM、eDRX)”,信令流程简化、大幅降低消息交互,实现NB-IoT的低移动性接入。低速率、低复杂度带来的是低成本,NB-IoT芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关,尺寸越小,成本越低,NB-IoT在射频上做了优化,模块的成本随之变低。
不过,NB-IoT仍有着自身的局限性。在成本方面,NB-IoT模组成本未来有望降至5美元之内,但目前支持蓝牙、Thread、ZigBee三种标准的芯片价格仅在2美元左右,仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元。巨大的价格差距无疑将让企业部署NB-IoT产生顾虑。几米物联