工信部日前在《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》中指出,全面推进广覆盖、大连接、低功耗移动物联网(NB-IoT)建设,目标到2017年末实现NB-IoT网络对直辖市、省会城市等主要城市的覆盖,2020年NB-IoT网络实现对于全国的普遍覆盖以及深度覆盖。而根据前瞻产业研究院的预测,到2022年全球将有770亿设备连接到物联网,市场规模超万亿美元,其中NB-IoT未来将覆盖30%的物联网连接,达到232亿个连接。

Cat-M1(eMTC)和Cat-NB1(NB-IoT)是全球标准化组织3GPP在2016年6月同时制定的两个新型蜂窝技术标准。与性能指标一路往上走的Cat.6、Cat.12、Cat.16、Cat.18相反,Cat-M1和Cat-NB1选择一路向下,主要是根据物联网的要求,去掉不必要的高数据率、高移动性、超强传输能力特性,降低系统复杂度与成本,提高系统续航时间,实现4G调制解调器的海量部署、规模经济和超长生命周期。

部署NB-IoT,为什么运营商最积极?

部署NB-IoT/eMTC网络是运营商首次全面面向物与物连接经营的尝试,一经推出就得到了全球运营商的大力追捧。为什么运营商会对部署NB-IoT/eMTC这样的低功耗广域网络(LPWA)如此积极?NB-IoT/eMTC会在哪些方面为运营商带来新的市场机会?

在IHS Markit IoT高级首席分析师Sam Lucero看来,LPWA技术极大拓展了运营商可寻址IoT设备及应用程序的类型。传统蜂窝技术用于IoT应用程序并不是新鲜事,但这些通信技术(GPRS、WCDMA和LTE Cat-6)的设计与优化理念都是以人为中心的。跟它们相比,LPWA技术有着很大的不同,包括更长的电池使用寿命(长达10年)、更深的楼内地下渗透、每个基站可以支持更多的设备数量、以及随着数量增加大幅降低的成本等。因此,运营商可以使用LPWA在应用程序内支持更多数量的IoT设备,以获得更大的盈利,而这从应用或财务角度来看,是无法通过使用传统蜂窝技术实现的。 IHS Markit IoT高级首席分析师Sam Lucero 图1:IHS Markit IoT高级首席分析师Sam Lucero

降低成本和提高电信运营效率对运营商成功提供IoT服务至关重要,包括LPWA技术的使用。Sam Lucero建议运营商应当采取的两项关键行动是:

  1. 部署IoT连接管理平台(例如思科Jasper的控制中心、爱立信的DCP、或是华为的OceanConnect);

  2. 转向SDN/NFV网络基础设施模型。CMP有助于为IoT应用优化网络运营,而基于SDN/NFV的网络基础设施则有助于运营商减少成本和提高运营效率。

早在2014年,华为斥资2500万美元收购了英国领先的蜂窝物联网芯片和解决方案提供商Neul,再结合华为自身的网络技术,形成了目前NB-IoT标准的雏形。华为战略与技术副总裁楚庆主导了此次收购。“谈判很顺利,只用了一两天的时间就顺利达成了。”楚庆回忆说,之所以如此果断的拿下Neul,就是看中其在物联网领域使用了PLMN(Public Land Mobile Network,公众陆地移动网络)技术。NB-IoT是全球第一个广域物联网标准,华为是该标准的倡导者和发起人之一。

物联网并非新概念,但是过去10年发展缓慢,其原因一是物联网先天按照行业分隔,呈碎片化存在;二是落后的接入技术。一直以来,物联网接入手段以WiFi/蓝牙/ZigBee等技术为主,但这些技术无论是接入能力还是服务能力均存在严重缺陷,比如覆盖范围,即便是能力最强的WiFi,接入距离也不过百米,相对于万物互联的理想,实在是无能为力。而我们所熟知的2/3/4G蜂窝网络——PLMN,却可以做到:“凡是双脚可及的地方,就会有网络覆盖;即便人类无法涉足,也可以覆盖。”如今,中国8000米以上的雪山,凡是具备登山价值的,都在华为4G基站的覆盖范围内,包括珠穆朗玛峰。如此强大的接入能力是很多其它技术无法企及的。PLMN不仅有严格的技术体系,还有成熟的运营和商业体系,建立了世界上最完善的利益分配机制,确保大投入的玩家有可能获得大收益,符合正常的商业原则,得到了业界的一致认可。NB-IoT不仅继承了PLMN在技术和商业模式上的优势,且覆盖更广,还具备超低功耗、低成本等对物联网应用至关重要的独特价值。

NB-IoT基于4G技术,布网非常方便。所有华为4G基站都可以快速部署NB-IoT。只需短短几个小时,即可实现整网升级,支持NB-IoT标准。同时,其生态链上的所有参与者,都能够非常容易地实现自己的盈利模式。

作为广域网络技术,NB-IoT把原来支离破碎的物联网有机地统一在一起,这是最大的价值所在,开创了一个伟大的时代。之后运营商对该制式的欢迎程度也验证了华为当初预判的正确性。

楚庆认为,作为热点产业,物联网吸引了众多商家的兴趣。但要研发一个能够大规模使用的通信技术标准,常常需要数十亿美元的先期投入,对参与者的实力要求很高。有些打着免费旗号的技术联盟,既缺乏足够的研发资金投入,也缺乏正常的盈利模式,很难提供能真正满足用户需求的产品与服务。物联网涉及国家安全和国计民生,政府和厂商都应该以严肃的态度来对待。

Qorvo亚太区低功耗无线连接产品部业务发展总监马春奇在接受采访时表示,随着数据速率越来越高,以及人们越来越容易借助于Whatsapp、Wechat、Line等应用程序与其他国家/地区的人员通话,导致运营商在国际直拨电话和语音电话方面的业务不断萎缩,他们亟需新的业务来求得生存和发展,这是其一。还有就是5G网络速度非常快,带宽也宽得多,是闲置浪费还是利用起来开展新的业务?答案是不言而喻的。

另一方面,在传统的蜂窝技术中,为保障语音质量,每个基站可连接的电话数量有限。但对于NB-IoT/eMTC来说,不但每个基站可以支持50000个连接,而且它可将家中的ZigBee调制器或网关通过基站连接到互联网。这样一来,即使家里的互联网宽带服务中断,用户也不受影响。NB-IoT/eMTC未来也可用于将路灯直接连接到基站,或者用在宠物身上来跟踪它们在城市中的位置,甚至未来每个人的身份证(或模块)都会用上NB-IoT/eMTC,这样我们就能掌握城市、国家/地区乃至世界的人口分布。 Qorvo亚太区低功耗无线连接产品部业务发展总监马春奇 图2:Qorvo亚太区低功耗无线连接产品部业务发展总监马春奇

“我们从运营商相关市场调研报告中可以清晰的看出,运营商传统手机业务的发展已经达到了相对平衡的阶段,新增业务对于运营商来说非常困难,特别是受到OTT业务的影响,对运营商来说,压力特别巨大。”利尔达科技集团副总裁陈凯说。 利尔达科技集团副总裁陈凯 图3:利尔达科技集团副总裁陈凯

物联网是集传感、通信、网络、计算、控制技术为一体的复合型系统,是世界信息产业的第三次浪潮,是下一个万亿市场。陈凯认为物联网业务存在以下几个特点:

一是市场容量巨大,不管是200亿还是500亿容量,对运营商来说都是巨大的蛋糕;

二是物联网需求非常分散,碎片化严重,缺乏统一的标准,造成很难形成物联网的规模化效益;

三是物联网最需要解决的核心技术是通信,特别是无线通信。传统物联网方案中的WiFi、ZigBee、Sub1G等技术很难形成一个统一的物物相连的世界;

四是物联网业务对网络安全、带宽、QOS等有一定的要求,这非常符合运营商的业务特点。

所以,运营商选择了NB-IoT/eMTC去拓展其物联网网络。也就是说,运营商届时会运营两张网络:一张是传统话务、流量业务网;一张是针对物联网应用的低功耗广域网。当然,运营商也不甘心只提供管道业务,背后的IoT大数据连接平台(比如中国移动的oneNET、中国电信的天翼物联平台等)将是运营商发力和竞争的焦点。

知易行难

所有的服务都是以人为中心的,物联网服务也不例外。但更看重“物物相连”的NB-IoT/eMTC物联网专用网络,显然与当前“以人为导向”的蜂窝网络在网络规划与建设、终端与资费管理、商业模式方面存在较大差异。那么,运营商在进行NB-IoT/eMTC部署时会做出哪些新的调整?

马春奇建议运营商仍应该着眼于他们可以为客户提供的服务,并以此为立足点,扩展到物联网服务。因为显而易见的是,运营商的业务模式是以人为单位,而不是家庭或家居。

陈凯分析了蜂窝物联网络和传统蜂窝网的区别:首先,从接入点数量上来看,蜂窝物联网是一个更加广阔的大连接,传统蜂窝网与之相比完全不在一个量级上;其次,物联网对蜂窝物联网在网络连接质量、安全性、实时性、带宽、网络覆盖等方面要求较高。在新型的物联网业务中,运营商不仅仅只提供通信管道业务,更多的是接入大数据平台。这样对于运营商而言,会逐渐形成一种数据业务积累,能提供除了管道之外的服务,这才是运营商最为看重的业务布局;最后,与传统手机形态相对比较单一,管理较为简单不同,物联网终端形态千差万别,需要运营商进行分类进行管理和维护,这也是一种新型商业模式。

“物联网是一个严重长尾的市场形态,具有分散性和终端形态多样性的特点,不是运营商的优势所在,差异化策略将是他们在网络部署时应该重点考虑的问题。换句话说,不是仅仅提供网络和IoT平台通道,运营商的物联网业务就能发展的很好,更多的是需要在物联网政策导向、资费策略、IoT平台开放程度、北向/南向技术支持的专业化体系建设等方面展开思考并得到支持。”陈凯说。

6月20日,中国电信推出了全球首个NB-IoT套餐。由套餐内容可知,套餐分为连接服务费和高频功能费,连接服务费又分为包年套餐和生命周期套餐。包年套餐20元/户/年,生命周期套餐分为2~8年七个档位,最低35元,最高105元。高频功能费按照每合同年内每达到20000次连接频次收取20元/户。业内人士形容该物联网套餐,连接费用=电信NB-loT连接总数×每个NB-loT连接的连接单价。

可以看出,NB-IoT套餐与消费者所熟知的流量、语音套餐是完全不同的。所以,业界更加需要由运营商主导的产业链开放、合作的模式,摆脱过去严重依赖流量收益的境况,比如在垂直行业进行业务深耕,提供物联网产业链平台服务、物联网信息交流平台服务、数据支撑服务等。同时,对于网络部署,除了加快网络建设速度外,其相应的平台工具、市场策略、聚焦市场等也要同步布局,要具有打造产业链的能力,形成平台聚合效应,以开放的心态和产业链优势伙伴合作,在政府政策的指引下,建设物联网网络和服务。 华为楚庆_副本 图4:华为战略与技术副总裁楚庆

楚庆从基站布局、商业模式等多方面进行了解读。他表示,就基站布局来看,对于一般应用,NB-IoT网络的便利之处在于运营商不必为此重新布置站点,完全可以在已有基站基础上实现快速部署,华为更专门为物联网设计了物联网云,可以帮助运营商迅速上线新应用。部分应用,如生态农业、水环境监测、智能水务等,往往部署在人口密度较低的区域,运营商视需求调整网络增加容量即可。此外,物联网应用中,很多“物”不需要也无法移动,若设备位于信号阴影区,将永远处于劣质通信条件下,所以,物联网对网络的无缝覆盖要求更高,而覆盖性能恰恰是NB-IoT的一项天然优势。商业模式方面,不同于语音、流量收费模式,NB-IoT网络的收费模式最终应该由政府、运营商、消费者多方探讨得出结论,大学等研究机构也可参与评估并建立合理的模型。

几大关键技术的未来走向

NB-IoT、eMTC、甚至包括LoRa/Sigfox等标准身后其实均不乏主流运营商的身影。在高通产品市场高级总监沈磊看来,“蜂窝通讯技术将是未来物联网连接技术里绝对的主流方向。”他列举的理由包括:蜂窝通讯技术是授权频谱,在连接性、安全、质量方面都有充分的保证,而且从2G、3G、4G一路发展下来,其覆盖已经是无处不在,完全不需要重新部署。更重要的一点是,蜂窝通讯行业的生态系统建设非常完善,从标准制定、技术发展和验证,到产品研发和上市,再到整个网络系统的优化和完善,包括芯片、终端、基础设施、运营商在内的众多从业者30年来不断的积累,已经让蜂窝技术成为最为可靠、完善和可用的技术。 高通产品市场高级总监沈磊 图5:高通产品市场高级总监沈磊

而使用非授权频谱的Sigfox和LoRa是一个相对小众的市场,大多数应用场景集中在工厂或码头这类私有且小范围的环境中,整个产业链的部署程度与基于蜂窝网络技术的标准相比完全不在一个数量级。并且这两个标准比较新,整个产业链的芯片、模块、应用服务都还处于培育阶段,不能与主流的蜂窝技术相抗衡。

目前Cat-M1(eMTC)和Cat-NB1(NB-IoT)都有很多部署,后者进度更快一些。主要原因在于Cat-NB1标准相对更为简单,能做Cat-NB1的芯片厂商比较多,而且首批探索物联网部署的运营商也看到Cat-NB1的部署密度可以更高,续航时间可以更长,对于表计、路灯等应用情景来说,Cat-NB1似乎天生就是比较好的技术。但事实上,到了真正开始部署,需要和上层应用服务对接的时候,运营商就会发现Cat-NB1其实只能覆盖一部分使用情景,很多商业模式,比如移动性、语音、数据率、远程更新软件的能力,Cat-NB1是没有的,所以他们开始逐渐倾向于接受物联网双模的概念。

沈磊说他个人相信LTE物联网一定会大爆发,只是具体的时间还不能预测。但好消息是,“当前缺失的几个成功要素都已在路上”。比如中国三大运营商正在相关城市做网络部署的试点;汽车或者公用事业、智慧城市等垂直领域的商业模式已初具雏形,上层的应用服务也在高速发展中;芯片和模块厂商对产品的优化和设备管理的能力正在大幅改进。当这几大成功要素都到位之时,相关应用必定会呈现爆炸式增长。

马春奇认为NB-IoT/eMTC会是运营商的发展重点,因为它们直接与基站连接,会成为运营商服务套餐的一部分。LoRa/SigFox将成为独立的网络,并采用独立的业务模式。

让我们一起听听他的分析:

● SigFox

SigFox的业务模式采取自上而下的方式,真正廉价的应用是推动人们进入该市场的有效途径。SigFox拥有从后台数据、云服务器到终端软件的全部技术,仅是端点作为开放市场。SigFox端点使用相对便宜的MSK无线电,靠网络运营商向客户转售其技术栈时支付的版权费来赚钱,合作伙伴不需要在硬件上投入太多资金,其终极目标是让世界各地的大型网络运营商都部署其网络。

这种业务模式会有一些挑战。如果想要部署SigFox网络,就必须与SigFox直接合作,别无他选。此外,一个区域只能部署一个SigFox网络,因为该公司与网络运营商的合作是独家协议。Sigfox还有一个缺点:将数据发回传感器或设备的能力(即下行链路能力)受到严重限制,信号干扰会是一个问题。此外,SigFox 可以实现双向命令和控制功能,但是要让它正常工作,网络密度需要更高(因为是非对称链路)。因此,SigFox更适合只会不频繁地发送少量数据的应用(如报警器和仪表)。

● LoRa

LoRa联盟比SigFox在规范方面做的更为开放,用户可以下载规范并加入LoRa联盟,任何硬件或网关制造商都可以依照LoRa规范制造模块或网关。不过,生产LoRa无线电的公司必须是Semtech或其他获得授权的公司。虽然LoRa生态系统本身是开放的,但它确实有某些封闭元素或需要授权的部分。

LoRa的开放标准不会由某个特定公司驱动,而是由标准经委员会来制定,因此它的发展有点缓慢。不过,从另一个角度来说,这样做可以灵活地满足所有公司的需求。就像SigFox一样,LoRa联盟希望网络运营商部署LoRa网络,但他们也鼓励私人公司和初创公司这样做。为此,他们还展开了一些关于网络到网络漫游的讨论。

LoRa的功能类似于SigFox,它主要用于具有许多端点、仅需上行链路的应用(从传感器或设备向网关传输数据)。由于采用对称链路,如果需要真正的双向通信,LoRa可能是更好的选择。如果需要命令和控制功能,例如电网监控,LoRa会非常合适。

● NB-IoT/eMTC

NB-IoT/eMTC的比特率比SigFox/LoRa要高,是后者的1000倍。这让应用开发人员和集成商可以更容易或更灵活地处理更复杂的项目,例如家居安防监控、家庭或老年居家护理解决方案。

eMTC可以利用 1.4MHz带宽提供高达1Mbps的吞吐量,并支持各种基本功能,例如VoLTE和完全移动性,适合各种各样的物联网使用案例,包括资产追踪器和可穿戴产品。另一方面,NB-IoT可以缩减至极为简单的结构,面向低吞吐量的延迟应用,例如仪表和传感器。它在200KHz带宽下提供仅十几kbps的数据速率和更广的覆盖范围。此外,NB-IoT可以部署在现有的LTE频段内、两个常规LTE载波之间的保护频段中,或者采用独立部署模式,为再利用GSM(2G/GPRS)频谱提供了一个简单的移植路径。

众所周知,NB-IoT/eMTC工作在授权频段,其特点是网络安全、标准统一、无污染的频率、网络QOS高、运营商级的网络服务、支持漫游,带来的缺点就是成本略高;而工作在非授权频段的Lora/Sigfox等系统,频率污染较为严重、私有化网络较多、网络碎片化、缺乏官方背书、安全性较差、网络服务能力无法保障、漫游时需要合同约束,但其优势是成本略低。

相应的,考虑到NB-IoT是典型的固定或低速率移动场景下的小数据量上传,所以在智能抄表、智慧城市中的网络传感器应用等具有广阔前景;eMTC对移动性支持较好,拥有比NB-IoT更高的带宽,在车联网、运输、物流、监控等市场具有较大潜力;而针对非授权频段的Lora/Sigfox则会在集团业务、运营商网络建设成本较高,投入回报周期较长的非城镇、森林、农场、畜牧业等场景下具有先天优势。

陈凯表示,物联网需求是非常离散化的业务,至今没有形成一套标准体系,今天没有,未来也不会有,很难通过NB-IoT/eMTC两张网覆盖所有业务诉求,因为不同物联网需求对网络通信的要求也不同。虽然在某种程度上NB-IoT/eMTC与Lora/Sigfox有业务重合,但任何一方都无法打败另外一方。所以,两项技术将会长期共存,是一种互补关系。只要在政府政策指导下,两张网络将会生存的很好,而且各有优势和特点。

而在Sam Lucero看来,在其他条件相同的情况下,NB-IoT应该比eMTC稍显便宜,但eMTC提供略高的数据率、移动性和语音功能(比如CE设备连接)。LoRa和Sigfox使用的是未授权的频谱,使之可供非运营商部署。LoRa被认为既适合公共网络,也适合专用(校园)网络。Sigfox应该是四项技术中最廉价的技术,但只可用作公共网络技术。

他认为至少在短期(未来五年)内,两种技术将会共存,因为有如此多不同类型的公司选择了不同的部署方案。随着时间的推移,LoRa和eMTC可能会最终胜出,但这也存在高度不确定性。LoRa受益于一个非常大的生态系统,可同时用于公共网络和专用网络。而Sigfox基本由一家公司推动,想要使其成为全球网络,对于这家公司而言是一项非常具有挑战性的任务。eMTC和NB-IoT则更难说,尽管eMTC比NB-IoT成本略高,但能够提供更多的特性和功能。

NB-IoT/eMTC部署也得站好队

与NB-IoT相比,eMTC的部署还存在地区性差异。Sam Lucero提供的信息显示,尽管许多北美运营商选择在今年首先部署eMTC,等到明年晚些时候再部署NB-IoT,但大多数运营商可能会选择同时部署NB-IoT和eMTC;欧洲和亚太地区更倾向于首先部署NB-IoT,不过这些区域的许多运营商最终亦可能选择部署eMTC。此外,欧洲和亚太地区的一些运营商也在部署LoRa,通常作为eMTC/LoRa部署。Sigfox则非常不同。虽然Telefonica担任Sigfox连接的转销商(差不多与MVNO-Sigfox网络运营商类似),但大多数SNO都是“替代CSP”或是新进入者。

目前,AT&T和Verizon已经赢得了美国市场,并均已在全国铺开eMTC;Vodafone和Deutsche Telekom正在欧洲稳步部署NB-IoT,但Vodafone进度较为落后;中国三大运营商都已开始部署NB-IoT,并且中国移动也开始测试eMTC。因此,中国运营商看起来更接近欧洲/亚太地区的总体趋势,而非北美。

“无论采用何种差异化网络部署,对产业链来说,都存在如何站队的问题。”陈凯说,中国电信、中国联通一直受到中移动GPRS网络的压制,所以对NB-IoT/eMTC新型物联网业务的需求更加迫切,联通会采用900MHZ/1800MHZ双频部署覆盖,电信会在850MHZ频段覆盖。由于移动在GPRS网络上有一定的优势,所以覆盖的积极性不是太高,而且可能会采用NB-IoT和eMTC的双模覆盖。尽管缺少FDD牌照,不过相信这对移动而言不是太大的问题。他预测在未来大规模商用后,在能满足成本需求的前提下,全频段/多模的模组或芯片将会面世,竞争也会更加激烈。对于产业链来说,从蓝海到红海的日子不会太久。

马春奇称,参照手机市场上的趋势,如果出现一个同时覆盖eMTC和NB-IoT的多标准版本时,他并不会感到意外。因为eMTC和NB-IoT是为不同用途而定义的,即使在同一网络中,也可能需要两者同时存在。而物联网以“物”为中心,需要将eMTC/NB-IoT用于一些可能固定在某个位置的“物”。这不同于手机,手机会被人带往不同地区/国家使用,明显需要支持多种制式。物联网需要多标准支持,因为“物”可能被用于不同的应用或不同的环境。制造商并不希望自己的传感器/网关应用范围太窄,因此NB-IoT/eMTC的趋势仍将是多标准。简单而言,作为客户,只要好用,他们其实并不关心采用什么标准;作为设计公司或集成商,只要该技术能够很好地用于自己的解决方案,他们也不在意采用什么标准。世界上有那么多国家/地区和运营商,一个模块支持多标准势必将成为趋势。

楚庆表示,其实,最早支持并大力推广NB-IoT的是欧洲国家。NB-IoT得到了Vodafone、德国电信、Telefonica等欧洲主流运营商的认可、全球各大标准组织(包括联合国下属的ITU及最大的商用标准组织3GPP)的支持,是全球范围内得到最普遍接受的低功耗广域物联网标准。中国已将NB-IoT列为国家标准,工信部发文要求运营商积极推进NB-IoT建设,规划2020年前部署200万台NB-IoT基站。他说,这意味着中国将是世界上首个能够实现物物连接的彻底智能化国家,此举将大大提升我国的基础运行效率,为广大民众带来生活、生产环境智能化的全新体验,其革命性意义无法估量。

多模是否将成为产业链最为推崇的技术模式?

中国移动日前开启了国内首个eMTC/NB-IoT/GSM多模外场测试,这是否意味着多模将成为未来整个产业链最为推崇的技术模式?Sam Lucero给出了肯定的判断,他预计大多数运营商最终会选择多模式部署,通常是同步部署NB-IoT + eMTC,或是LoRa + eMTC。关键优势在于增加运营商可服务的可寻址设备和应用程序的数量,并降低运营商选择某项技术而该项技术后来不受市场欢迎的风险。

陈凯也投了赞成票。他分析称,从运营商的角度看,多模技术将加快产业链的发展,缩短运营商的投入回报周期。但从产业链的角度来看,多模势必会增加成本,这不符合物联网对成本的极致追求。所以,对于单一的物联网应用场景(比如水表),拥有较长的使用周期,业务功能相对单一,没必要使用多模制式技术。但对于应用场景多变的需求,多模势必会有一些优势,至少在场景切换、跟随商业模式变化的物联网业务中。

图5中深红色代表的是Cat-M1技术,它强调的是移动性和较高的数据速率,但其在网络覆盖和功耗上逊于Cat-NB1;图5浅色区域代表的是Cat-NB1技术,该技术在网络覆盖、功耗、部署灵活性,以及成本优化方面相较Cat-M1表现更好。Cat-M1和Cat-NB1两种技术优势有所不同,因此客户在选择应用服务或者网络部署时,只能根据相关技术优势进行选择,要想精准预测未来3年、5年或15年之后所部署的服务和采用的技术,对于客户来说是很难做到的。

20170803-cat-m1&nb1 图6:Cat-M1&NB1双模提供最优解决方案

但是,试想一下,无论将来运营商是否会对相关网络、频段和模式在部署3~5年后进行调整,如果已被部署好的模块能够随时通过升级软件实现自适应调整,这对于用户而言将是极大的便利。沈磊说,尽管双模系统复杂度比单模系统稍高,其模块和芯片的成本也要高。但事实上,这只是单个模块和子系统的成本,绝大部分成本来自于系统部署的环节。因此,总体而言,灵活的实用性可以大幅降低重复部署、动工和升级所带来的成本。

另一方面,这两个模式也能够部署在4G LTE频段上。目前世界各国在规划部署15~16个Cat-M1和Cat-NB1的频段,绝大部分是中频和低频,这是因为考虑到高频的穿透性欠佳,而低频的部署在一直放大。如果有一个模块同时拥有这两种技术并支持所有频段,那么该模块可以在全球任何应用场景部署。无论未来的网络制式或频段如何调整,该模块仍然可以工作。通过安装一次可以获得十年的工作生命周期,并帮助客户抵消任何不确定性和相关网络调整的可能性,这笔买卖还是划算的。

“为什么多模多频手机受欢迎?因为在总体成本控制上,多模、多频是有重大优势的,今后物联网业务的部署也会遇到同样的问题。”在沈磊看来,做一款全球多模的模块,今天可以销售,三五年后仍然可以销售,在任何一个国家也都可以销售。从研发的投入、物料和成品的库存管理以及销售的准确性来说,可以令模块OEM厂商大为放松;对运营商而言,他可以利用双模多频的模块去对这两种技术进行充分的验证,从而推测哪个生意模式能够成功,这对于运营商整体的成本控制是具有战略意义的改变。

“其实从某种意义上来讲,物联网的多模概念在多数情况下是个伪命题。”楚庆解释称,多模概念最早来自于手机,手机用户有大范围移动的需要,因此终端必须支持不同国家和地区的通信制式,而各国移动通信发展进度相差很大,有些国家进入了4G时代,有些国家还停留在3G阶段,所以手机不得不兼容从2G到4G的所有制式,成本大大提升,给用户和厂商带来了很多负担和麻烦。而物联网情况则不同:物联网是一个天然被行业分隔的市场,不同应用、不同客户的需求迥异,并不存在所谓的通用终端;很多应用的终端是长期静止的,并没有业务跨区切换的要求,也就不需要采用多模;同时,由于联接数量巨大,物联网将是一个天生成本敏感的市场,大量应用有长期无人值守的要求,用户对产品功耗也十分敏感。多模必然带来额外的成本和功耗,是客户的麻烦和负担。

核心玩家已经前进到哪里?

鉴于Cat-M1和Cat-NB1优势互补的融合,高通推出了为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频芯片—MDM9206。除支持Cat-M1、Cat-NB1的全球所有频段外,MDM9206还集成了Cortex A7处理器、大量传感器接口、GPS/格纳洛斯/北斗以及伽利略全球卫星定位系统(GNSS)、语音/VoLTE功能,并支持Linux/Thread操作系统。不久之前,高通与爱立信以及北美运营商AT&T基于Cat-M1进行了LTE语音方面的测试,一个很小的模块装在手表中,其语音质量非常高。

在 2017 年世界移动大会·上海展期间,中国联通与爱立信、Qualcomm联合宣布在全球范围首次成功实现基于eMTC(Cat-M1) VoLTE功能的应用演示。中国联通基于爱立信支持大规模物联网网络设备以及集成了MDM9206的物联网终端设备,共同验证和展示了Cat-M1 VoLTE 两个应用场景—火警报警触发面板以及 GPS 急救追踪装置。

稍早之前,高通还与中国移动研究院、摩拜单车展开合作,启动中国首个eMTC/NB-IoT/GSM(LTE Cat M1/NB1和E-GPRS)多模外场测试。此次外场测试计划利用中国移动的2G/4G多模网络,将MDM9206应用在摩拜单车的智能车锁上。通过MDM9206 LTE IoT调制解调器带来的LTE连接及集成的全球导航卫星系统定位功能,摩拜单车用户能够更加精准地识别可用单车、加快智能锁开锁速度,并对单车状态持续监测、实时管理。

MT2625则是联发科技(MTK)旗下首款NB-IoT系统单芯片,它将ARM Cortex-M微控制器、伪静态随机存储器(PSRAM)、闪存与电源管理单元集成在同一芯片平台上,支持3GPP NB-IoT(R13 NB1, R14 NB2)的450MHz-2.1GHz全频段运作,并整合了一系列丰富的外围输入输出接口,包括安全数字输入输出模块(SDIO)、通用异步收发传输器(UART)、I2C传输协议、I2S、序列外围接口(SPI)及脉冲宽度调制(PWM),适合全球范围内智能家居、物流跟踪、智能抄表等静态或移动型物联网应用。

此外,MTK还与中国移动基于MT2625芯片合作推出了业界最小(16mm×18mm)的NB-IoT通用模组,不但集成了中国移动eSIM卡,还可以接入中国移动自主研发的物联网开放平台OneNET,这将有助于降低应用开发门槛,帮助开发者或初创企业轻松实现物联网设备及应用的开发。

作为专注于ICT业务的公司,华为始终承担着物联网实业的铺路石和管道工的角色,坚持只做贡献者,坚持开放创新,坚持被集成战略,开放开源共享商业价值,以谦逊的态度与各产业合作伙伴共创美好的万物互联、万物智能世界。目前,华为在IoT领域提供完备的解决方案,除传统网络设备外,还提供统一的业务管理平台和终端芯片,为运营商的NB-IoT商用部署提供最佳支撑。华为推出了业界首款商用NB-IoT 终端芯片,采用MCU工艺提供超低功耗、RF/BB/MCU/Flash/RAM高集成度SoC芯片,使用开放开源LiteOS操作系统,支持便捷开发和快速物联网平台接入。

楚庆特别提到福州市在城市智能化方面走在前列。福州市十分重视发展物联网产业,从政策聚焦引导到服务环境完善,做了大量工作。福州市政府与华为等各方共同签署NB-IoT项目合作备忘录,合力在福州推进完成全国首个NB-IoT实验局建设和商业化部署,共同打造福建NB-IoT物联网应用样板点。目前,福州智慧水务项目已宣布正式启动规模商用部署,采购30万台NB-IoT智能水表,这也是NB-IoT全球第一个批量商用订单。福建全省水务系统也将改造升级,预计新的更大批量的NB-IoT智能水表订单将很快下达。未来,福州市还将借助NB-IoT技术推进城市公共设施智能化,包括:水表、气表、路灯、停车场、智能交通等。

福州市政府与中科院微系统所合作成立了福州物联网开放实验室,微系统所的一个完整的技术团队已经加入该实验室,实验室拥有包括华为在内的主要技术及设备供应商的技术支持,建立了从基站到物联网云的全产业链技术开发平台,向所有第三方开放,并且可以提供包括NB-IoT在内的主要物联网技术标准的认证服务。围绕实验室,包括福州智润、福州新大陆等一批优秀的本地物联网企业,共同形成了物联网产业集群。相信福州必将在物联网大产业中有所作为。

Qorvo旗下产品组合包含超低功耗无线数据通信控制器芯片,并针对遥控、智能家居网关和终端设备进行了优化,其ZigBee 解决方案可以和NB-IoT/eMTC一起使用,提供家庭护理和老年护理的智能家居解决方案。不久前,其功率放大器模块RF3628、QM52015和SP4T开关RF1648B被SIMCom(芯讯通)最新推出的业内首款基于高通MDM9206平台研发的LTE CAT-M1/NB-IoT/EDGE无线通讯模块SIM7000C所采用。

利尔达则在NB-IoT、LoRa、LORAWAN领域拥有一整套解决方案,可以为用户提供物联网业务设计咨询、架构设计咨询、物联网产品ODM、通信模组、嵌入式软件、云服务、传感、控制的信息及产品方案服务。“利尔达不仅仅为用户提供一颗模组,更多的是物联网全技术链的支撑,这是利尔达最核心的价值所在。”陈凯强调称。 LPWAN-narrowband-iot-1 表1:几种低功耗广域网标准对比

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