深度解析NB-IoT

深度解析NB-IoT窄带物联网(NB-IoT)将LTE用于物联网的一个相对较新的变体是窄带物联网。与使用标准LTE的全部10MHz或20MHz带宽不同，窄带物联网使用包含12个15kHzLTE子载波的180kHz宽的资源块。数据速率在100kb/s到1Mb/s范围之内。这种更加简化的标准可以为联网设备提供很低的功耗。此外，它可以作为一种软件叠加被部署进任何LTE网络。窄带物联网的资源块能够很好地适配进标准LTE信道或保护带。当运营商重新划分它们较早的2G频谱时，它也能适配进标准的GSM信道。调制采用OFDMA下行链路和SC-FDMA上行链路。NB-IoT适合的垂直应用场景有哪些?NB-IoT垂直应用领域的部署成本是什么?NB-IoT垂直应用领域的部署成本包含硬件成本、网络成本、安装成本、服务成本。若想实现应用领域的规模化，必须降低部署成本。垂直应用领域对NB-IoT的关注点在哪里?NB-IoT技术可满足对低功耗、长待机、深覆盖、大容量有所要求的低速率业务，更适合静态业务、对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景。自主异常报告业务类型：如烟雾报警探测器、设备工作异常等，上行极小数据量(十字节量级)，周期多以年、月为单位。自主周期报告业务类型：如公共事业的远程抄表、环境监测等，上行较小数据量(百字节量级)，周期多以天、小时为单位。远程控制指令业务类型：如设备远程开启/关闭、设备触发发送上行报告，下行极小数据量(十字节量级)，周期多以天、小时为单位。软件远程更新业务类型：如软件补丁/更新，上行下行较大数据量需求(千字节量级)，周期多以天、小时为单位。NB-IoT的芯片厂家有哪些?华为海思、Qualcomm、Intel、RDA、简约纳、MTK、TI、SEQUANS、MARVELL、NODRIC、中兴微等。NB-IoT芯片商主要来自GSM/LTEModem公司，也有类似WiFi/BT的MCU公司。未来，更多的NB-IoT芯片厂商会介入，预计在2017年Q3进入价格竞争状态。电力抄表是否青睐NB-IoT?电力抄表的场景分为用户侧通信和配网通信系统。电力负荷监控系统频段采用230MHz+1.8GHz的TD-LTE专网。用户电表的远程抄表采用过很多技术，包括GPRS、3G、LTE、PLC、Zigbee、433MHz等等，抄表频率的目标是15分钟一次采集和上传，每天96个点，以便实现电网的在线监测控制。中国等居住集中的地方主要是采用集中式抄表，主要有电力光纤集抄和GPRS集抄(占比超过50%)，欧美等居住分散的地方主要采用独立抄表。由于电力抄表供电不是问题，数据量相对较大，目前尚未体会到电力抄表利用NB-IoT的迫切需求。水表抄表是否青睐NB-IoT?预计2016年全球智能水表安装数将上升到3250万只，占全部水表的比例将超过30%。目前，中国智能水表安装比例仅为15%，预计从2016年起年均复合增长率超过30%。水表的增量市场大多采用M-Bus总线通信。水表的存量市场是无线水表的机会。无线水表的施工简单，因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题，迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题。气表抄表是否青睐NB-IoT?气表对安全性要求较高，需要测试时间1-2年。现阶段，燃气表计开始大量使用GPRS通信，一周抄一次，一年资费约6元人民币。目前，自动抄表成本高于人工成本，但燃气面临阶梯定价的问题。因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题，迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题，但前提是解决安全性测试问题。智能停车是否青睐NB-IoT?场库停车已经有很多技术手段的落地应用，各有特色，目前的难题是通信网络覆盖问题。占道停车方便了车主停车，但不利于道路通行，超大城市的占道停车位置呈现减少的趋势。占道停车通常是采用人工收费、POS机收费、地磁车检器辅助收费等方式。NB-IoT技术用于车检器，可以几年不用更换电池、网络覆盖到位、节省人工成本、减少道路拥堵、培养良好的停车习惯等。智慧路灯是否青睐NB-IoT?智慧路灯属于市政工程，供电不是问题，主要是资费。目前主要是路段管理。也有单灯管理，采用PLC+GPRS方式通信，因网关固定位置，对信号覆盖要求高。综合性的智慧路灯，因需要WiFi覆盖，采用LTE通信。NB-IoT的网络覆盖优势加上资费的优势，可渗透到单灯管理的系统中。电梯物联网是否青睐NB-IoT?电梯的控制箱大多是在楼顶，通过接入CAN总线来获取数据。有采用GPRS单独通信的模式，也有采用Zigbee+GPRS的组网模式。因电梯的独立性和高值特性，NB-IoT的网络覆盖优势，可方便管理固定资产。智慧物流是否青睐NB-IoT?高值物品跟踪通常采用M2M+GNSS的模式，主要用于集装箱锁、钱箱、疫苗箱等领域。为了保证1~3个月的工作时间，需要很大的电池供电。NB-IoT技术可解决低功耗问题，但需要建立在网络覆盖到位，并且全球漫游接入。农业物联网是否青睐NB-IoT?农业物联网通常采用M2M、Zigbee、433MHz、WiFi、有线等方式，主要问题集中在网络覆盖、供电和成本方面。NB-IoT技术和传感器结合，全密封外壳，低成本、散布在田野、水下、山林，只要网络覆盖到位，可辅助农业生产上升一个大台阶。对于城郊和一些覆盖到位的区域，NB-IoT可大大提升水产养殖、大棚、花卉等高附加值的农业生产流通领域。智能制造是否青睐NB-IoT?目前很多大型厂区的无线信号覆盖很差，有线通信方式实施困难或成本太高，要实现智能制造的目标，必须保证关键设备和仪器仪表等进行物联网通信。NB-IoT的网络覆盖能力，配合厂区的光纤网络、宽带网络等，打造一套简单行之有效的全网覆盖能力，这是实现智能制造的基础。垃圾桶是否青睐NB-IoT?垃圾桶具有数量多、分布广、环境差、分类实施难等特点。浙江在试点智能垃圾桶的应用，新加坡和欧洲一些城市采用NB-IoT技术部署垃圾桶。大多数的出发点是监测垃圾桶的满箱，辅助指导垃圾车的行驶路线，以节省司机数量和车辆油耗。目前来看，国外部分国家因为路线较长、人力较贵等因素，通过NB-IoT来实现垃圾桶的自动化管理。但国内较难实施。消防栓是否青睐NB-IoT?目前，水务公司为了让消防栓的浪费率从30%降低到10%，在消防栓的大栓盖增加GPRS通信功能，便于对消防栓的偷漏水进行平台化管理。因功耗、信号覆盖和电池寿命的问题，迫切需要NB-IoT技术来解决现实的问题。智能家居是否青睐NB-IoT?智能家居的不温不火主要是因为家庭网络覆盖问题，必须通过网关，加上品牌因素、客服因素、工程因素等导致尚未火爆便进入偃旗息鼓阶段。NB-IoT技术可摆脱家庭网关的依赖，独立终端加上城市网络覆盖到位，会衍生出较好的智能家居产业。比较适合白色家电厂家对自身产品的全生命周期管理。可穿戴智能设备是否青睐NB-IoT?独立可穿戴设备迫切需要NB-IoT技术，尤其是长期的慢病监测、老人小孩和宠物的跟踪管理，因其不依赖智能手机，可以几年不用充电，可以不丢失数据，可以做到易抛型，可以解决目前依赖WiFi、蓝牙通信手段的多种弊端。智能建筑是否青睐NB-IoT?智能建筑的能耗分项计量、环境监测、大型固定资产管理等，比较适合NB-IoT技术。各种表计、空调、灯光、报警、温湿度、环境参数、地下空间、管道管廊等等，NB-IoT可简化现有体系的复杂度。报警探测器是否青睐NB-IoT?家用报警探测器通常采用9V电池供电，多数属于本地报警。联网式报警很难普及的因素是供电以及安装位置。NB-IoT技术可保证设备超过5年的工作时间，并可提醒传感器失效或者电池缺电，为家庭、社区、出租户等提供安全放心的便捷手段。NB-IoT的产品需要哪些认证?需要各个国家规定的入网许可证。SIM卡与IMEI号码需要绑定。中国的NB-IoT产业落地会不会走在全球的前列?未来三年全球M2M物联网连接数高速增长，中国物联网连接数将保持全球第一，极大促进国内物联网上层应用蓬勃发展。截止到2015年年底，中国的物联网M2M连接数已经达到了7400万，占到全球物联网M2M连接数的23%，全球第一，远超美国和欧洲国家。中国人口基数大，对智能制造、智慧物流、智能交通等方面的需求不断增加，未来中国物联网上层应用需求也将持续蓬勃发展，创造巨大的商业价值。中国的NB-IoT产业能否摆脱国外体系的依赖性?未来LTE从高速和低速两个方向上向5G演进，满足物联网应用的多样化需求，促进行业上层应用蓬勃发展。NB-IoT在物联网低速、低成本领域提供通信支持，满足不同细分市场的需求。在无人驾驶、VR、远程手术等复杂应用方面对传输带宽要求高、传输数据量极大并且要求超低时延的应用场景，对网络技术提出了新需求，只有到5G规模化部署才能实现这些物联网复杂应用场景。物联网产业的发展趋向于扁平化，中国的技术和市场将和全球产业链趋于同步，最终实现万物互联。该部分分享的是关于NB-IoT技术方面的问题清单与答案：NB-IoT和其它低功耗广域网的技术对比?NB-IoT标准会支持TDDLTE吗?目前，FDDLTE系统支持NB-IoT技术，目前TDDLTE系统不支持NB-IoT技术。NB-IoT的物理层设计大部分沿用LTE系统技术，如上行采用SC-FDMA，下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议，针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能增强。核心网部分基于S1接口连接，支持独立部署和升级部署两种方式。NB-IoT支持基站定位吗?R13不支持基站定位，但运营商网络可以做私有方案，比如基于小区ID的定位，不会影响终端，只需要网络增加定位服务器以及与基站的联系即可。R14计划做定位增强，支持E-CID、UTDOA或者OTDOA，运营商希望的定位精度目标是在50米以内。如果从终端复杂度角度考虑，UTDOA更好，因为对终端几乎没有影响，并且在覆盖增强情况下(地下室164dB)，UTDOA(上行)功耗更低;如果大部分场景不需要覆盖增强，从网络容量角度来看，OTDOA(下行)会更好。NB-IoT的部署方式有哪些?NB-IoT支持3种不同部署方式，分别是独立部署、保护带部署、带内部署。独立部署：可以利用单独的频带，适合用于GSM频段的重耕。保护带部署：可以利用LTE系统中边缘无用频带。带内部署：可以利用LTE载波中间的任何资源块。NB-IoT采用什么调制解调技术?下行采用OFDMA，子载波间隔15kHz。上行采用SC-FDMA，Single-tone：3.75kHz/15kHz，Multi-tone：15kHz。仅需支持半双工，具有单独的同步信号。终端支持对Single-tone和Multi-tone能力的指示。MAC/RLC/PDCP/RRC层处理基于已有的LTE流程和协议，物理层进行相关优化。NB-IoT基站的连接态用户数和激活用户数是多少?NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。200KHz频率下面，根据仿真测试数据，单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。NB-IoT基站的覆盖范围是多少?NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益，期望能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。根据仿真测试数据，在独立部署模式下，NB-IoT覆盖能力可达164dB，带内部署和保护带部署还有待仿真测试。NB-IoT上下行传输速率是多少?NB-IoT射频带宽为200kHz。下行速率：大于160kbps，小于250kbps。上行速率：大于160kbps，小于250kbps(Multi-tone)/200kbps(Single-tone)。NB-IoT是否支持重传机制?NB-IoT为实现覆盖增强采用了重传(可达200次)和低阶调制等机制。NB-IoT是否支持语音?NB-IoT在没有覆盖增强的情况下，支持的语音是PushtoTalk。在20dB覆盖增强的场景，只能支持类似VoiceMail。NB-IoT不支持VoLTE，其对时延要求太高，高层协议栈需要QoS保障，会增加成本。N