中国移动通过多载波叠加等技术满足 IMT-2020eMTC 场景需求

作者:电工吧 日期:2020-09-06 08:36:03 人气: 栏目:市场动态

NB-IoT 对运营商是否“钱”景广阔?很多人疑惑这点。随着行业 NB-IoT 终端数量越来越多,我们看到,运营商 NB-IoT 收入也水涨船高。

以 NB-IoT 气表行业为例,虽然气表厂商每年每个气表交通信费只有几元,但行业通常一次性交 10 年通信资费。这意味着,单表缴费就在数十元,对于每年数千万的燃气表增量,运营商的通信资费每年就达超十亿元。

要知道,单个运营商每年物联网业务收入也是几十亿元规模。笔者从中国某运营商处了解,其 NB-IoT 带来的收入,已占据整个物联网业务收入可观的比例,内部评价“很有价值”。可见 NB-IoT 贡献收入超过预期。

当然这只是气表一个行业。未来,水表、电动车、2G 物联、Wi-Fi 家电市场等场景,都选择 NB-IoT,将使得 NB-IoT 产业更加“钱”景广阔。所以可以说,目前 NB-IoT 已经进入商业正循环,将促使产业健康发展。

这几年,我持续关注 NB-IoT、Cat.1、LoRa 以及 Wi-Fi 等物联网技术发展。在今年新基建、双循环背景下,我发现各行各业越来越重视 5G NB-IoT 这个低速率物联网连接技术。同时 Cat.1 异军突起,补位 eMTC,支撑中速率场景。

目前物联网界已经不怎么关心 NB-IoT 与 LoRa 之争,而更关心 NB-IoT 与 Cat.1 之间的优劣、家庭场景 NB-IoT 与 Wi-Fi 之间的优劣、NB-IoT 接棒 2G 物联的产业优势等。

这是因为 NB-IoT 模组价格与 2G 模组持平,极具优势。三大运营商均加大了对 NB-IoT 的投入力度。今年 1 月,NB-IoT 连接数快速达到全球 1 亿,2 月中国市场达到 1 亿。这些无不让 NB-IoT 未来发展越发快速。

在近期的“第三届中国 NB-IoT 产业发展大会”上,华为中国区 IoT 拓展部部长张海在演讲中分享了不少干货和故事,让笔者了解到 NB-IoT 最新的进展以及动态,还有包括上述热点问题的观点。我们在此总结和解读下。

NB-IoT 与 Cat.1 协同,但有几个场景要慎重

随着运营商网络升级战略不断推进,物联网行业在后 2G 时代,谁才是王者?

从通信行业未来发展来看,5G(NB-IoT+NR)+ 4G(Cat.1/Cat.4),已经成为未来十年蜂窝物联网技术路线选择。

对此,物联网行业面临着在 NB-IoT 与 Cat.1 之间做出选择的难题。客观分析,Cat.1 的优势是可以无缝接入现有 LTE 网络当中,无需针对基站进行软硬件升级,而当前运营商都有大量存量 LTE 基站。

Cat.1 的劣势是芯片价格——Cat.1 芯片价格大约 25 元,模组价格高达约 40 元,这让原来采用 2G 模组的从业者需要忍受提价的痛苦——这阻挠了产业快速发展。有人提出,希望业界企业可以通过规模生产,尽快降低 Cat.1 芯片价格。但从技术角度看,Cat.1 芯片居高问题很难快速降低。

华为中国区 IoT 拓展部部长张海在此次大会上分析,Cat.1 工作在 20MHz 带宽工作,NB-IoT 在 200KHz 带宽工作。更高的带宽,使得 Cat.1 芯片要求更高计算、更多存储,在具备相同降成本方案和出货量情况下,Cat.1 成本将始终比 NB 高 2-3 倍。

中国移动通过多载波叠加等技术满足 IMT-2020eMTC 场景需求

因此,在具备相同降成本方案和出货量情况下,Cat.1 成本将始终比 NB-IoT 高 2-3 倍。

Cat.1 技术非常适合 10Mbps 的终端下行链路速率的中速率场景,主要适合实时语音之类的业务场景。但如果在可以应用 NB-IoT 的场景中,依然选择 Cat.1,那么势必由于缺乏竞争优势,而被淘汰。

我觉的张海提到的该类别场景非常重要。NB-IoT 与 Cat.1 一个负责低速率,一个负责中速率场景,但中间并没有一条清晰的界限。在中间位置,两者可能都能支持。这时候,各行业企业就要考虑成本问题。

而且要知道,基于 R14 标准,运营商在基站侧通过软件升级,可以使 NB-IoT 技术实现了 5-7 倍速率提升、并发能力 2-8 倍增强,满足业务需要。而且,通过提供测量报告(MR)上报、信道估计增强、扩展 QCI 等,提升了网络优化效率和组网性能的提升。升级后的 NB-IoT 新网络,帮助运营商将 NB 应用扩展到更多场景。

到底哪些场景是 NB-IoT 和 Cat.1 都可以支持的?POS 机(用来刷银行卡的多功能终端)这个场景就是一个关键领域。

2G 逐步变弱,POS 机咋办?NB-IoT 是最优选项

伴随 R14 网络升级,NB-IoT 快速接力 2G 市场。在 POS 机行业,每年采用 2G 通信的 POS 机有 3000~4000 万台,伴随 2G 退网,必然要选择新的通信能力。2019 年中,央行发布[2019]85 号文,强调了交易必须提供可信定位。张海认为,二者给行业带来了新的变化。

一方面,当前 2G 减频退网进行中,的确不太行了,POS 机应该继续选移动网络还是选蓝牙 /Wi-Fi?

我们知道,蓝牙 /Wi-Fi 毕竟使用的非授权频谱,存在安全漏洞,用他们给 POS 机传递定位和交易信息,存在更大的隐患。其实 2G 技术的安全性也远低于 4G 和 5G。2G 网络只有基站对终端的单项认证,2G 终端无法认证基站的真伪,导致很多 2G 终端进入伪基站就不能工作,出现很多诈骗。NB-IoT 基于 4G/5G 双向鉴权认证,安全性非常可靠。这一点需要支付清算公司高度关注,符合央行监管需求。

另一方面,很多 POS 机厂商在考虑选择 NB-IoT 还是 Cat.1 技术。张海转述 POS 机厂商的一个小故事,有个 2G POS 机用户打电话给他们,说开车在城里转了两圈,都提示网络信号不好。厂商对客户说,把 POS 机重启一下试试能否解决。这个故事告诉我们,因为普惠金融全链条受益,末端 POS 机用户对于网络的容忍度很高。但是 POS 机海量出货,Cat.1 要比 NB-IoT 的成本高,对支付公司和设备商,就显得更突兀。

中国电信联合华为与伙伴在 2019 年底就基于 R13 试点 NB-IoT POS,发现 NB-IoT POS 性能与 2G 相当。伴随 R14 网络开通,NB-IoT POS 规模爆发在即。

除了 POS 机,2G 另一个大颗粒场景是车载跟踪。该领域每年也是 2000-3000 万终端出货量。NB-IoT 能否承载这个高速移动场景需求呢?

张海介绍,2019 年底,华为在上海与 MTK 联合测试。测试车速 80~120km/h,上报业务,GPRS 的主动上报为~80 Bytes/ 次;NB-IoT 则是 500Bytes/ 次(2G 的两倍传输量)、1000Bytes/ 次(2G 的 4 倍传输量)。最后的结果是,NB-IoT 时延为 2G 的 32%。证明 NB-IoT 完全适合高速移动场景。

而商业上,也有很多头部车载跟踪设备伙伴希望劝说最终客户采用 Cat.1,毕竟可以比 2G 产生溢价。如上对 NB-IoT 和 Cat.1 的对比,NB-IoT 具有成本优势,可以也给位于第二梯队的车载跟踪企业,带来市场新机会。

2G 物联第三个大场景是共享单车,也是移动场景。对此,此前 NB-IoT 就已经应用到共享单车中了。外界疑惑,NB-IoT 覆盖到底如何,能否完全替代 2G。

据悉,对此,中国移动联合华为与合作伙伴在北京五环内投放 2700 辆共享单车,采用 NB+GSM 双模模组。此次测试策略是 NB-IoT 优先,当信号差或接入失败时切换到 2G,使用 GPRS 上报。经过在 NB-IoT 网络上部署 2G 转 NB-IoT 套件、网络干扰优化等手段,NB-IoT 网络结单成功率占比 99.15%,超越 2G 96.15%。该优化方案已推广全网,支持 2G 转 NB-IoT 全类型业务接入。

NB-IoT 还在诸多领域占据优势。在消费电子领域,可穿戴的健康数据、相机、PAD 等设备的信息资产管理都要求可靠“独立通信”,NB-IoT 提供“低功耗”、“随时随地”传输的需要。在物流跟踪领域,中国 2018 年快递量超过 400 亿件,高值物品和商品流通要求服务升级,NB-IoT 使得位置跟踪、冷链监控、窜货控制等成为可能。

NB-IoT 逐步拓展到 Wi-Fi 家庭场景

当前,诸多智能家电厂商加速自身智慧家庭业务发展,积极在空调等家电中引入 Wi-Fi 技术,让每一台家电能联网。但是 Wi-Fi 驱动的智能家电联网率极低,一直是行业痛点,也让每台智能家电具有极高的沉没成本。

在演讲中,张海表示,家庭智能化设备支持 Wi-Fi 的数量已达 50%,但在线率只有不到 10%。这使得厂商和最终用户的智慧家庭梦想,成为概念和泡影。很多人分析,智慧家庭市场的技术和生态呈现碎片化是发展主要挑战,谁的技术成本更低,谁将赢得市场。

讲到这里,笔者不得不提及前不久广和通推出的 NB-IoT 模组,其试用模组价格更是降到了 9.9 元。这样的价格不仅低于 2G 模组价格,更是直逼 Wi-Fi 模组价格,让 NB-IoT 赢得传统领域,更能将自身的业务拓展到 Wi-Fi 领域。

而且,NB-IoT 模组具备“插电即联网,扫码就绑定”,可以极大提高联网率。据张海介绍,用 NB-IoT,家电可以插电即联网,使得联网率直接提升到 95%以上。伴随 NB-IoT 模组逼近 Wi-Fi,并与 SoC SIM 技术结合实现运营商“0”元开卡,相信 NB-IoT 将给智慧家电领域发展带来新动能。

据悉,中国电信 NB-IoT 技术助力多家家电企业完成数字化转型,其中全国超 10 万台 NB-IoT 共享洗衣机通过中国电信优质的物联网服务,下单成功率超 99.9%。

面向未来,NB-IoT 技术无后顾之忧

在低功耗广域网物联网技术中,没有哪个技术在未来发展前景上,能够与 NB-IoT 相比。那么,NB-IoT 是否能满足未来的使用和市场发展需求?从此次会议上,我得到以下几点干货。

首先,国家层面支持 NB-IoT 发展。中国在推进 5G 技术发展和应用方面,并不会只局限于通信行业,而是寄希望于 5G 使能千行百业,推动我国由产业大国,升级为产业强国。事实也如此,可能打了不少不看好 NB-IoT 的人的脸——NB-IoT 经过 3 年发展,模组、水气表等产业能力已经走向海外,让大家看到了希望和曙光。

此外,工信部办公厅在今年 5 月发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,鼓励各地设立专项扶持和创新资金,支持 NB-IoT 专用芯片、模组、设备等产品研发工作,同时打造 NB-IoT 完整产业链,到 2020 年底,NB-IoT 网络实现县级以上城市主城区普遍覆盖,重点区域深度覆盖。

其次,NB-IoT 未来更确定。2020 年 7 月 9 日,对 NB-IoT 从业者而言是特殊的一天。因为,NB-IoT 被纳入 5G 技术标准。该事件带来的影响是 mMTC 不再另起炉灶,NB-IoT 不仅拥有更长的生命周期,更是明确了其成为全球统一的技术演进标准,将大大降低企业商业化风险。

当前业界都高度关注 5G,也在大力发展 5G。作为 5G 技术,NB-IoT 有着非常好的产业成熟度。在智慧工厂领域,中国制造业全球第一,信息化水平参差不齐,通过 NB-IoT 切入资产和人员管理等应用,占据云和应用锚点,可巩固 5G 2B 生态。

再次,NB-IoT 技术本身具备优势。熟悉 NB-IoT 的朋友知道,2014 年英国运营商沃达丰发现抄表行业对低功耗无线抄表的需求,随后与产业企业进行联合创新,并通过重传、提升功率谱密度等方式,最终推出具备深度覆盖的 NB-IoT 技术。

NB-IoT 通过 200KHz 窄带宽和简化协议,实现芯片低成本。此外,NB-IoT 在 5G 时代,可以通过多载波叠加等技术,适配低话务量物联业务,完全满足 IMT-2020eMTC 场景需求。

最后,运营商业务发展积极,在建设更加完善网络。目前三大运营商均在加快 NB-IoT 发展。

中国移动计划 2020 年在全国范围新建 NB-IoT 基站 11.8 万个,累计达到 35 万个基站,已发展用户超过 4300 万(今年 2 月数据)。同时中国移动聚焦到 NB-IoT 水表、燃气、共享、消防、电动车、金融、定位、智能家居等领域,力争今年实现净增 3500 万 NB-IoT 的用户规模目标。

中国电信 NB-IoT 基站已经超 40 万个,连接规模接近 7000 万,终端设备接入平台的数量接近 3000 万。因为 NB-IoT 业务,中国电信物联网用户排名从第三升到第二(用户突破 2 亿)。同时中国电信启动 2G 物联网用户向 NB-IoT 迁转的突击行动,实现规模、收益双提升。

中国联通也部署了超过 20 万个 NB-IoT 基站,明确年内 NB-IoT 新增 1000 万的目标,目前启动了 NB-IoT 拓展行动。

在以上背景下,NB-IoT 发展不断提速。2018 年起,历经 12 个月实现用户突破 3000 万,8 个月用户总数破 6000 万,今年 2 月中国 NB-IoT 用户破 1 亿,今年底有望突破 2 亿。

一个个里程碑式的数据,在向物联网行业宣告 NB-IoT 产业不断提速。伴随 NB-IoT 终端海量发货,模组价格定期折半。今年初,江苏电信完成的 300 万 NB-IoT 模组招标中,支持 R14 的模组降至 2 美元,实现了 NB-IoT 产业发展之初时对行业的承诺。

观察:投身 NB-IoT“钱”景广阔

张海对 POS 机、车辆追踪、共享单车等场景的分析,让大家感受到 NB-IoT 市场的巨大潜力。我认为在不断上规模的背景下,NB-IoT 还“钱”景广阔,存在不少市场机遇。

比如,NB-IoT 在水气表领域成为行业标配。据悉,某 TOP 级燃气公司,已经决定从小无线转向 5G NB-IoT 技术。这家燃气公司表示,NB-IoT 气表出货量大增,2020 年相比 2019 年增长 140%以上,导致产能受限。

市场规模的增加及行业对 NB-IoT 达成共识,相信 NB-IoT 必将成为越来越多行业的选择。比如,NB-IoT 网络带来的场景应用涵盖智能停车、智能消防、智能水务、智能路灯和智能家电等。
       责任编辑:pj

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