關於蜂窩物聯技術 NBIoT 的一些觀點

關於蜂窩物聯技術 NBIoT 的一些觀點

背景

SigFox 開始於2009,這項技術對長期作爲標準移動電話交互標準的3GPP造成了有力衝擊。SigFox 解決了終端設備互聯場景下的多個痛點:
1 過於複雜;
2 昂貴的設備;
3 耗電不持久;
4 傳輸距離短
SigFox在物聯平臺上已經成功了很長時間,然而擁有巨資產值的運營商並不怎麼關心這一塊。2014年,中國移動通訊技術領跑者華爲收購了英國Neul公司,後者在長距離無線傳輸技術有了一定研究和突破。目前華爲與愛立信開始推動窄帶物聯網的技術標準,這個就是NB-IOT,也稱爲LTE-M2(相對於LTE-M1)。
 
基於蜂窩物聯網場景,目前的陣營可分爲NB-IOT和LTE-M1
 

定義

LTE-M1 是 3GPP 對 IOT 領域及低功耗廣義網(LPWAN)熱度持續高漲的響應。這是一個
富有競爭力的方案,除了能在當前的移動網絡中部署之外,其還具備低能耗的優勢,而這點離不開 LTE-M1 引入的兩個低能耗子方案:LTE-EDRX(discontinuous reception) 和 LTE-PSM
 
LTE-M2 也稱 NB-IOT,是3GPP的另一個選擇,但它並不工作於LTE架構中,而是基於DSSS 展頻技術(一種高度抗干擾、防竊聽的方案) 。許多通訊巨頭企業像華爲、愛立信、高通和沃達豐,已經開始共同推動這項標準。
 
NB-IoT可存在於以下三種頻段中:
1 獨立頻段;
2 使用GSM未採用的200-KhZ頻段
3 在LTE基站上或LTE的防護頻段上爲NB-IOT運營商分配資源;
以上區別會決定技術細節的不同,同時也會極大影響移動運營商的選擇。
 
在美國運營商中,Verizon和AT&T 會更傾向於使用LTE-M1,因爲目前已經投入了大量的資金在LTE網絡基礎建設上;
對於已存在大量 GSM 網絡基建 和較少 LTE 網絡的地區會更加傾向於採用NB-IoT,像美國的 T-Mobile和Sprint 會更願意在已有的GSM 網絡上部署NB-IoT。
 

優勢

NBIoT 的優勢

1 運行時低能耗
幾乎所有IoT技術在它們不工作的時候都極度省電;
當modem啓動之後需要進行信號處理時才需要使用少量電量。需要注意的是並非所有LTE-M1 芯片組都有着相同的低能耗特性,如 Sequans monarch(一款專用於LTE-M1的芯片)。相比較而言,NBIOT不需要運行於Linux或是處理那麼多的信號指令,這點使其更加省電。
 
2 NB-IoT 部件的成本更低
支持NB-IoT的芯片會更加便宜,原因在於製造工藝更加簡單了。一個200kHz 的 NBIOT 前端處理器和數字轉換器要比 1.4MHz的LTE 資源模塊簡單許多。同時LTE需要處理OFDM,這也比NB-IOT的簡單波形處理需要更多的能耗。由於更多的芯片廠商傾向於同時支持兩者,在將來應該能實現平滑過渡。
 
3 NBIOT 能實現更加廣泛的部署
因爲頻率越低,連接質量越好。但目前已經聽到不少說法指LTE-M1通過repetitive pages技術優化了流程,這點可能也會降低NBIOT的優勢
 

LTE-M1 的優勢

擁有更高的數據傳輸率,這也將決定它可以實現更多的解決方案;
低功耗,LTE-M1 也支持 LTE EDRX 和 PSM 特性;
LTE-M1 在部署方面的障礙較低。Verizon 在全US 有一個獨立的LTE頻段,這已經爲LTE-M1解決方案掃除了許多障礙,只需要簡單的天線配置和前端模塊部署。
 

對比分析

 
一、NBIoT的部署可能會成爲瓶頸,由於NB-IoT並非LTE的一部分,因此需要使用不同的軟件並使其在旁路頻帶中運行,這會增加運營商的成本;另一種選擇是部署於即將淘汰的GSM頻段。目前大部分支持LTE的運營商並不打算縮減分配給LTE手機的資源模塊,原因很簡單,LTE手機的資本市場前景是廣闊的。因此NB-Iot的部署問題目前仍然是最大的阻礙。
前端模塊(模擬信號數字轉換器)的複雜度可能比想象中更高,NBIoT 若採用GSM 200KhZ的頻段進行部署,由於該頻段並沒有被廣泛使用,這意味着modem前端和天線會變得比想象中複雜,存在一定風險。
NBIoT的應用會存在license授權問題,目前像愛立信和華爲很可能會對此授權收費。
 
二、LTE-M1方面
license 許可證成本來自 InterDigitals 、高通,購買IP license即可;
功耗問題仍懸而未決,目前EDRX/PSM 並未真正部署,它們的效能提升僅僅停留在理論階段。
在真實場景中,網絡條件不一定能完美適配,包括運營商的特性要求也可能帶來能耗問題。
 

部署及應用前景

LTE-M1
將會應用在大量新場景中,從智能水錶到農業監控科技等等。
LTE-M1的獨特性在於,它既能適應對能耗要求極其高的場景,如一天僅傳輸10byte數據,也可以支持高速數據傳輸,如1M/s;該方案的應用場景是非常廣闊的。
 
NB-IoT
目前大多數人的疑問是:是否存在LTE-M1 無法勝任而必須使用NB-IoT的場景呢?
其實 兩者在主要的市場領域中表現應該是差不多的,但不排除存在一些場景差異,而這些很可能是 SigFox 未充分覆蓋到的場景。
NBIoT打的是 頻段利用的旗號,目前剩下的200Khz GSM頻段未使用,支持者也希望NBIoT利用該頻段進行部署。從市場策略上講,NB-IoT是通訊巨頭市場競爭的一個手段。華爲、愛立信並未在LTE IP 專利開發方面奪得先機,目前爲了在LPWAN 遊戲中贏得更多話語權必定投入大量人力物力。
 

觀點

NBIoT 始終會是運營商、通訊行業巨頭的玩物,對於廣大開發者和中小企業來說,關心的不外乎以下幾點:
1 性能指標;
關乎功耗、傳輸速率、質量及穩定性
2 成本低廉;
關乎芯片成本;方案成本
3 統一標準;
易於開發升級



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