NB-IoT蹿红的速度堪比“小鲜肉”演员,短短1年的时间,就成了行业争相讨论的焦点。6月,工信部的一纸文书,彻底将NB-IoT推向了高潮。作为全球NB-IoT主导方之一,国内有许多运营商及设备商都参与了NB-IoT的标准制定。
物联网无线通信技术分类
物联网的无线通信技术种类繁多,大致可以归为两大类:
一类是短距离通信技术,包括Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等;另一类则被称为广域网通信技术,即LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork,低功耗广域网)。
LPWA又可细分为两类: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、LTECat-m、NB-IoT等。
其中,NB-IoT(NarrowBandInternetofThings,基于蜂窝窄带物联网)凭借低功耗、广覆盖、速率低、成本低等特点,成为时下最受追捧的一种无线连接技术。
NB-IoT发展简史
2013年初,华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,并起名为LTE-M(LTEforMachinetoMachine)。当时,在LTE-M的技术方案选择上,主要有两种思路:一种是基于现有GSM演进思路;另一种是华为提出的新空口思路,当时名称为NB-M2M。
2014年5月,由沃达丰,中国移动,Orange,TelecomItaly,华为,诺基亚等公司支持的SI“CellularSystemSupportforUltraLowComplexityandLowThroughputInternetofThings”在3GPPGERAN工作组立项,LTE-M的名字由此演变为CellularIoT,简称CIoT。
2015年4月,PCG(ProjectCoordinationGroup)会议上做了一件重要的决定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI阶段要到RAN立项并完成相关协议。
2015年5月,华为和高通共同宣布了一种融合的解决方案,即上行采用FDMA多址方式,下行采用OFDM多址方式,命名为NB-CIoT(NarrowBandCellularIoT)。
2015年8月10日,在GERANSI阶段最后一次会议,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE(NarrowBandLTE)的概念。
2015年9月,3GPP在RAN全会达成一致,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoTWID。NB-CIoT演进到了NB-IoT(NarrowBandIoT),确立NB-IoT为窄带蜂窝物联网的唯一标准。
从NB-IoT3GPP标准正式推出,到发起NB-IoTOpenLab计划,再到第一颗NB-IoT专用芯片的问世,2016被称为物联网发展史上最闪亮的一年,同时也被认为是NB-IoT的商用元年。
2016年2月,MWCNB-Io峰会上,全球各大通信、设备巨头达成共识,NB-IoT是最佳的蜂窝物联网技术,并共同推动3GPP标准尽快冻结。
2016年4月,伦敦M2M大会上华为宣布与沃达丰成立NB-IoT开放实验室。
2016年4月,NB-IoT物理层标准在3GPPR13冻结。
2016年6月,NB-IoT核心标准正式在3GPPR13冻结。
截止3月底,全球已经有4个商用NB-IoT网络,在29个国家有超过40个试验网络,NB-IoT将在2018年走向规模商用。
NB-IoT芯片/模组厂商
众所周知,芯片是NB-IoT的核心关键,全球主要的芯片设计公司早已投入研发。据了解,目前有三类芯片公司涉足NB-IoT领域:
一类是通信芯片公司,如高通、华为、中兴等;
二类是计算芯片公司,如Intel;
三是无线芯片公司,如Nordic、Qorvo等。其中,Qorvo专门用于NB-IoT的PA模组将于二季度供样,爱立信、高通也在积极研发相关产品。
华为(HUAWEI)
NB-IoT芯片:Boudica120,Boudica150,Hi2110
描述:超低功耗SoC芯片,基于ARMCortex-M0内核,搭载HuaweiLiteOS嵌入式物联网操作系统,由台积电代工。
作为NB-IoT技术牵头者之一,华为是业界首家可以提供NB-IoT端到端解决方案的厂商。2016年9月份,华为推出了全球第一款正式商用的NB-IoT芯片Boudica120。Boudica150是华为的第二款NB-IoT芯片,预计今年第四度将大规模出货。
采用Boudica系列芯片的模组厂家有:
1、上海移远通信技术有限公司(Quectel)
模组:BC95,包括BC95-B20、BC95-B5、BC95-B8三个型号。
2、中移动物联网有限公司
模组:M5310,中国移动自主研发的NB-IOT工业级通信模组,为目前世界上同类产品中尺寸最小。
3、利尔达科技集团
模组:NB05-01、NB08-01
4、u-blox
模组:SARA-N201
高通(Qualcomm)
NB-IoT芯片:MDM9206、MDM9207-1
描述:2015年10月底,高通推出了LTE调制解调器MDM9207-1和MDM9206,其中MDM9206支持LTECatM1(eMTC),但通过软件更新升级后,可实现支持NB-IoT/eMTC/GSM全球多模,能够兼容绝大多数国家和地区的移动通信网络。
采用高通芯片的模组厂家有:
1、上海移远通信技术有限公司(Quectel)
模组:BG96,BG96采用LGA封装,支持NB-IoT/eMTC双模式,同时BG96在设计上兼容移远NB-IoTBC95模块,可灵活地进行产品设计和升级。
2、深圳市中兴物联科技有限公司
模组:ME3612
3、深圳市有方科技股份有限公司
模组:N20
4、上海移柯通信技术有限公司
模组:L700
5、芯讯通无线科技(上海)有限公司
模组:SIM7000C
6、龙尚科技(上海)有限公司
模组:A9500
7、联想懂的通信
模组:C110
8、深圳市美格智能技术股份有限公司
模组:SLM150
9、厦门骐俊物联科技股份有限公司
模组:ML3500
英特尔(Intel)
NB-IoT芯片:XMM7115、XMM7315
描述:XMM7115支持NB-IoT标准,XMM7315,支持LTECategoryM和NB-IoT两种标准,单一芯片集成了LTE调制解调器和IA应用处理器。
采用英特尔芯片的模组厂家有:
深圳市广和通无线股份有限公司
模组:FibocomN50
目前,全球研发NB-IoT商用芯片的公司并不多,除了上述几家巨头已实现大规模商用外,以下几家公司也在加速布局NB-IoT:
NordicSemiconductor
是一家无晶圆厂的半导体公司,其专长是在无需授权的2.4GHz和频率低于1GHz的工业、科学和医疗(ISM)频段超低功耗(ULP)短距离无线通信技术。Nordic在挪威的奥斯陆证券交易所公开上市。
Nordic的NB-IoT蜂窝技术产品有nRF91系列,预计2017年下半年提供样品,2018年供货。
RDA(锐迪科,已与展讯合并为紫光展锐)
国内为数不多的能够成功设计并大规模量产包括数字基带、射频收发器、功率放大器、射频开关、蓝牙、无线、调频收音等全系列数字及射频产品的集成电路供应商,2014年被紫光集团收购。
锐迪科NB-IoT芯片RDA8909,支持2G、NB-IoT双模,RDA8909符合3GPPR13NB-IoT标准,还可以通过软件升级支持最新的3GPPR14标准。另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品RDA8910也在准备中,预计将于2018Q2量产。
中兴微电子
中兴微电子NB-IoT的芯片是Wisefone7100,这是款低功耗NB-IoT商用芯片,内部集成了中天微系统的CK802芯片,将在今年9月发布。
早在2016年6月,中兴微就已联合中国移动打通基站到NB-IoT终端的信令流程;同年9月,中兴微发布了NB-IoT原型芯片;10月展示了采用YunOS的NB-IoT原型。
据悉,完成NB-IoT商用的同时,中兴微电子还在积极布局eMTC和5GmMTC市场。
联发科(MediaTek)
近日,联发科推出了首款NB-IoT系统单芯片MT2625,并携手中国移动打造业界尺寸最小(16mmX18mm)的NB-IoT通用模组。
在手机处理器领域失利后,联发科开始转战共享单车。据秘,目前联发科的MT2503在国内共享单车市占率已达第一,包括ofo小黄车、摩拜单车、小蓝车等均采用了联发科的芯片方案。
MT2625具备超高集成度,将ARMCortex-M微控制器(MCU)、伪静态随机存储器(PSRAM)、闪存与电源管理单元(PMU)整合在同一芯片平台上。高集成度不仅带来了更小巧的封装尺寸,而且有助于降低芯片成本和加快上市时间,满足对成本敏感及小体积的物联网设备的需求。
预计,联发科首款NB-IOT芯片MT2625将于2017年第三季度商用。
NB-IoT市场、应用及技术
NB-IoT未来规模:根据市场预测,到2025年物联网的连接数将达到700亿,远远超过人和人通讯的链接数。其中,将会有超过50亿的设备基于蜂窝技术的物联网连接,市场非常庞大。
中国NB-IoT布局:作为拥有全球最大的蜂窝式M2M市场的中国,目前在推动NB-IoT商用的道路上显然是不遗余力的,不仅有华为、中兴等设备大厂支持,芯片厂商高通、英特尔、联发科也纷纷加盟,三大运营商中国联通、中国电信、中国移动等也在积极响应。例如,中国联通在今年5月启动试商用,宣称打响商用化第一枪;中国电信则宣布建成全球首个覆盖最广的商用NB-IoT网络。
此前,工信部已发布文件要求加快NB-IoT标准、设备、芯片、模组、测试、应用、网络在国内发展。到2017年末,将实现NB-IoT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市,基站规模达到40万个。
凭借NB-IoT的低功耗、低成本、覆盖广且深、大连接等特性,其将在物联网领域发挥更大的作用,同时有业内人士预测,未来NB-IoT在整个物联网应用的占比将达到70%。
NB-IoT市场应用:NB-IoT目前的主要被应用于智慧水表、气表、智能电网、智能停车、智慧工业、智能照明、智能家居、资产跟踪、宠物跟踪、智慧农业、家电、医疗、监控、自动售货、报警、共享单车、电子支付、可穿戴设备、户外运动、健康/环境检测等。
NB-IoT技术优势:(1)海量连接:每小区可达10万连接;(2)超低功耗:电池寿命长达十年;(3)深度覆盖:能实现比GSM高20db的覆盖增益;(4)安全性:继承4G网络安全能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安全性;(5)稳定可靠:能提供电信级的可靠性接入,有效支撑IoT应用和智慧城市解决方案。
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