NB-IoT躥紅的速度堪比“小鮮肉”演員,短短1年的時間,就成了行業爭相討論的焦點。6月,工信部的一紙文書,徹底將NB-IoT推向了高潮。作為全球NB-IoT主導方之一,國內有許多運營商及設備商都參與了NB-IoT的標準制定。
物聯網無線通信技術分類
物聯網的無線通信技術種類繁多,大致可以歸為兩大類:
一類是短距離通信技術,包括Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等;另一類則被稱為廣域網通信技術,即LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗廣域網)。
LPWA又可細分為兩類:一類是工作于未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術;另一類是工作于授權頻譜下,3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
其中,NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,基于蜂窩窄帶物聯網)憑借低功耗、廣覆蓋、速率低、成本低等特點,成為時下最受追捧的一種無線連接技術。
NB-IoT發展簡史
2013年初,華為與相關業內廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯網發展,并起名為LTE-M(LTE for Machine to Machine)。當時,在LTE-M的技術方案選擇上,主要有兩種思路:一種是基于現有GSM演進思路;另一種是華為提出的新空口思路,當時名稱為NB-M2M。
2014年5月,由沃達豐,中國移動,Orange,Telecom Italy,華為,諾基亞等公司支持的SI “Cellular System Support for UltraLow Complexity and Low Throughput Internet of Things”在3GPP GERAN工作組立項,LTE-M的名字由此演變為Cellular IoT,簡稱CIoT。
2015年4月,PCG(Project Coordination Group)會議上做了一件重要的決定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI階段要到RAN立項并完成相關協議。
2015年5月,華為和高通共同宣布了一種融合的解決方案,即上行采用FDMA多址方式,下行采用OFDM多址方式,命名為NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)。
2015年8月10日,在GERAN SI階段最后一次會議,愛立信聯合幾家公司提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。
2015年9月,3GPP在RAN全會達成一致,NB-CIoT和NB-LTE兩個技術方案進行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進到了NB-IoT(Narrow Band IoT),確立NB-IoT為窄帶蜂窩物聯網的唯一標準。
從NB-IoT 3GPP標準正式推出,到發起NB-IoT Open Lab計劃,再到第一顆NB-IoT專用芯片的問世,2016被稱為物聯網發展史上最閃亮的一年,同時也被認為是NB-IoT的商用元年。
2016年2月,MWC NB-Io峰會上,全球各大通信、設備巨頭達成共識,NB-IoT是最佳的蜂窩物聯網技術,并共同推動3GPP標準盡快凍結。
2016年4月,倫敦 M2M 大會上華為宣布與沃達豐成立NB-IoT開放實驗室。
2016年4月,NB-IoT物理層標準在3GPP R13凍結。
2016年6月,NB-IoT核心標準正式在3GPP R13凍結。
截止3月底,全球已經有4個商用NB-IoT網絡,在29個國家有超過40個試驗網絡,NB-IoT將在2018年走向規模商用。
NB-IoT芯片/模組廠商
眾所周知,芯片是NB-IoT的核心關鍵,全球主要的芯片設計公司早已投入研發。據了解,目前有三類芯片公司涉足NB-IoT領域:
一類是通信芯片公司,如高通、華為、中興等;
二類是計算芯片公司,如Intel;
三是無線芯片公司,如Nordic、Qorvo等。其中,Qorvo專門用于NB-IoT的PA模組將于二季度供樣,愛立信、高通也在積極研發相關產品。
華為(HUAWEI)
NB-IoT芯片:Boudica120,Boudica150,Hi2110
描述:超低功耗SoC芯片,基于ARM Cortex-M0內核,搭載Huawei LiteOS嵌入式物聯網操作系統,由臺積電代工。
作為NB-IoT技術牽頭者之一,華為是業界首家可以提供NB-IoT端到端解決方案的廠商。2016年9月份,華為推出了全球第一款正式商用的NB-IoT芯片Boudica120。Boudica150是華為的第二款NB-IoT芯片,預計今年第四度將大規模出貨。
采用Boudica系列芯片的模組廠家有:
1、上海移遠通信技術有限公司(Quectel)
模組:BC95,包括BC95-B20、BC95-B5、BC95-B8三個型號。
2、中移動物聯網有限公司
模組:M5310,中國移動自主研發的NB-IOT工業級通信模組,為目前世界上同類產品中尺寸最小。
3、利爾達科技集團
模組:NB05-01、NB08-01
4、u-blox
模組: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調制解調器MDM9207-1和MDM9206,其中MDM9206支持LTE Cat M1(eMTC),但通過軟件更新升級后,可實現支持NB-IoT/eMTC/GSM全球多模,能夠兼容絕大多數國家和地區的移動通信網絡。
采用高通芯片的模組廠家有:
1、上海移遠通信技術有限公司(Quectel)
模組:BG96,BG96采用LGA封裝,支持NB-IoT/eMTC雙模式,同時BG96在設計上兼容移遠NB-IoT BC95模塊,可靈活地進行產品設計和升級。
2、深圳市中興物聯科技有限公司
模組:ME3612
3、深圳市有方科技股份有限公司
模組:N20
4、上海移柯通信技術有限公司
模組:L700
5、芯訊通無線科技(上海)有限公司
模組:SIM7000C
6、龍尚科技(上海)有限公司
模組:A9500
7、聯想懂的通信
模組:C110
8、深圳市美格智能技術股份有限公司
模組:SLM150
9、廈門騏俊物聯科技股份有限公司
模組:ML3500
英特爾(Intel)
NB-IoT芯片:XMM7115、XMM7315
描述:XMM7115支持NB-IoT標準,XMM 7315,支持 LTE Category M和NB-IoT兩種標準,單一芯片集成了LTE 調制解調器和 IA 應用處理器。
采用英特爾芯片的模組廠家有:
深圳市廣和通無線股份有限公司
模組:Fibocom N50
目前,全球研發NB-IoT商用芯片的公司并不多,除了上述幾家巨頭已實現大規模商用外,以下幾家公司也在加速布局NB-IoT:
Nordic Semiconductor
是一家無晶圓廠的半導體公司,其專長是在無需授權的2.4GHz和頻率低于 1 GHz的工業、科學和醫療(ISM)頻段超低功耗(ULP)短距離無線通信技術。Nordic在挪威的奧斯陸證券交易所公開上市。
Nordic的NB-IoT蜂窩技術產品有nRF91系列,預計2017年下半年提供樣品,2018年供貨。
RDA(銳迪科,已與展訊合并為紫光展銳)
國內為數不多的能夠成功設計并大規模量產包括數字基帶、射頻收發器、功率放大器、射頻開關、藍牙、無線、調頻收音等全系列數字及射頻產品的集成電路供應商,2014年被紫光集團收購。
銳迪科NB-IoT芯片RDA8909,支持2G、NB-IoT雙模,RDA8909符合3GPP R13 NB-IoT標準,還可以通過軟件升級支持最新的3GPP R14標準。另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模產品RDA8910也在準備中,預計將于2018Q2量產。
中興微電子
中興微電子NB-IoT的芯片是Wisefone7100,這是款低功耗NB-IoT商用芯片,內部集成了中天微系統的CK802芯片,將在今年9月發布。
早在2016年6月,中興微就已聯合中國移動打通基站到NB-IoT終端的信令流程;同年9月,中興微發布了NB-IoT原型芯片;10月展示了采用YunOS的NB-IoT原型。
據悉,完成NB-IoT商用的同時,中興微電子還在積極布局eMTC和5G mMTC市場。
聯發科(MediaTek)
近日,聯發科推出了首款NB-IoT系統單芯片MT2625,并攜手中國移動打造業界尺寸最小(16mm X 18mm)的NB-IoT通用模組。
在手機處理器領域失利后,聯發科開始轉戰共享單車。據秘,目前聯發科的MT2503在國內共享單車市占率已達第一,包括ofo小黃車、摩拜單車、小藍車等均采用了聯發科的芯片方案。
MT2625具備超高集成度,將ARM Cortex-M微控制器(MCU)、偽靜態隨機存儲器(PSRAM)、閃存與電源管理單元(PMU)整合在同一芯片平臺上。高集成度不僅帶來了更小巧的封裝尺寸,而且有助于降低芯片成本和加快上市時間,滿足對成本敏感及小體積的物聯網設備的需求。
預計,聯發科首款NB-IOT芯片MT2625將于2017年第三季度商用。
NB-IoT市場、應用及技術
NB-IoT未來規模:根據市場預測,到2025年物聯網的連接數將達到700億,遠遠超過人和人通訊的鏈接數。其中,將會有超過50億的設備基于蜂窩技術的物聯網連接,市場非常龐大。
中國NB-IoT布局:作為擁有全球最大的蜂窩式M2M市場的中國,目前在推動NB-IoT商用的道路上顯然是不遺余力的,不僅有華為、中興等設備大廠支持,芯片廠商高通、英特爾、聯發科也紛紛加盟,三大運營商中國聯通、中國電信、中國移動等也在積極響應。例如,中國聯通在今年5月啟動試商用,宣稱打響商用化第一槍;中國電信則宣布建成全球首個覆蓋最廣的商用NB-IoT網絡。
此前,工信部已發布文件要求加快NB-IoT標準、設備、芯片、模組、測試、應用、網絡在國內發展。到2017年末,將實現NB-IoT網絡覆蓋直轄市、省會城市等主要城市,基站規模達到40萬個。
憑借NB-IoT的低功耗、低成本、覆蓋廣且深、大連接等特性,其將在物聯網領域發揮更大的作用,同時有業內人士預測,未來NB-IoT在整個物聯網應用的占比將達到70%。
NB-IoT市場應用:NB-IoT目前的主要被應用于智慧水表、氣表、智能電網、智能停車、智慧工業、智能照明、智能家居、資產跟蹤、寵物跟蹤、智慧農業、家電、醫療、監控、自動售貨、報警、共享單車、電子支付、可穿戴設備、戶外運動、健康/環境檢測等。
NB-IoT技術優勢:(1)海量連接:每小區可達10萬連接;(2)超低功耗:電池壽命長達十年;(3)深度覆蓋:能實現比GSM高20db的覆蓋增益;(4)安全性:繼承4G網絡安全能力,支持雙向鑒權以及空口嚴格加密,確保用戶數據的安全性;(5)穩定可靠:能提供電信級的可靠性接入,有效支撐IoT應用和智慧城市解決方案。