当前位置:三火通信 > 资料中心 > 行业资讯 >

行业资讯NEWS

为什么我们需要低功耗广域网?
  2017-04-10 来源:物联网智库
        如果你参加了今年在巴萨罗那举行的世界移动通信大会,你可能会认为物联网主要是用于自行车和拉布拉多,因为大多数物联网展台所展示的应用都涉及自行车和拉布拉多。原因是全球移动通信系统协会组织了基于蜂窝网络的窄带物联网(NB-IOT)的市场推广,该协会从早期试验中发掘了两款应用并抓住一切机会进行推广。
 

         NB-IoT只是低功耗广域网(LPWAN)的一种,在万物互联的时代,LPWAN将发挥无比重要的作用。为什么我们需要低功耗广域网?要解答这个问题,我们得回顾一下过去十年的移动发展。

应用驱动移动标准的发展

 

          对于数据传输速率低的M2M和IOT应用,在引入3G不久之后情况就开始不妙了。如果你了解一下最初3G的市场应用,你会发现这些应用由提高的用户语音容量所驱动,而可用于支持图片短信和语音信箱的数据只是潜在收益。当时没有人充分预见手机的互联网连接。即使在第一代智能手机出现后,仍然只有极客们关注移动互联网。接着出现了iPhone,它会消耗巨大的数据流量,用户非常痴迷于这款手机,以至于忽略了他们过去评价手机的主要指标——电池寿命。用户们使用了自己支付能力内的大量数据,并且每天至少为自己的智能手机充一次电。
 
        这根本地改变了移动通信标准的发展。在数据容量的竞争中功耗管理被抛之脑后。低成本也同样被忽视,因为这些标准是昂贵的智能手机和平板电脑,它们一般会支持200美元或更高的年移动合约。由此我们进入了一个尴尬的境地:本身不支持语音的4G(LTE)规范以及下载速率达一秒钟几个G但非常耗电的5G。
 
        在许多方面,移动规范的发展开始越来越像PC规范的发展——唯一重要的是更多、更快。2000年初的发展趋势是提供低成本、低功耗、低数据速率的选项,可支持数十亿IOT设备,但是却已经被人们忘记。即使爱立信在2010年做出“10年内会出现500亿台设备互联”的著名预测时,也没人对何种网络能实现那种互联给予太多关注。奇怪的是去年年底爱立信将蜂窝连接IOT设备数量缩小为10亿台时也未受到太多关注。
  
        由于想支持更多的这种高吞吐量和高收益的数据连接,运营商开始考虑将2G重新用于4G,同样的频段可以容纳更高数量级的用户,从而产生更多的收益。这时候,看到他们所用的网络逐渐消失,现有的GPRS用户自然而然地发出疑问:“那我们呢?”。因为他们觉察到了自己所使用的无线网络在慢慢消失。M2M行业一直在期待低功耗和低成本技术的出现,事与愿违的是,他们却发现自已已经被网络运营商们遗忘。

 

       但是他们并未完全被忘记。一批新的创业公司已经发现了3GPP协议的缺陷,并已经开始开发低功耗广域网络(LPWAN)方案来填补空白。这些公司使用私有协议,一般使用未经许可的868 MHz或910MHz频率运营,并提供价格便宜的低数据速率。网络运营商并不把这些创业公司放在眼里——直到Sigfox和LoRa这两家公司开始获得大额投资。2015年期间,这两家公司开始与世界范围内的网络运营商签署协议,投入提供GPRS迁移路径的LPWAN网络来支持物联网发展。
 
       最初,GSM界认为这些公司是短命的创业公司。随着这些公司发展势头的增强,情况开始变得不妙。3GPP标准小组迅速将其一潭死水般的低功耗开发工作转变为一个主要任务。他们缩减了现有的发展IOT友好版本的LTE Release规范的路线图,放弃了LTE-Cat 项目,并将资源投入到一个开发NB-IOT的全新小组。

NB-IoT走势图

关于NB-IoT的发展

 
        关于NB-IOT的研发一直在无声的开展,不同阵营公司所提出的方案不同。它的发展可以称得上从零开始的发展,也就是说不需要考虑与每个GSM既定标准都保持兼容。相反,NB-IOT的设计原则在于嵌入与当前频率共存的的空间。这样就大大降低了其生产难度和成本。去年9月份,一些存在竞争关系的公司奇迹般的就统一方法达成一致,计划在2016年3月前完成规范。为了让大家理解这个时间的意义,这里告诉大家3GPP小组一般决定午餐吃哪种三明治也需要这么长时间。但是这体现了他们的决心。他们刚刚宣布时间已经由3月份延迟到夏天了。以后可能还会出现延期,但是此事目前的确是他们的工作重点。
 
        由此我们又想起了世界移动通信大会。全球移动通信系统协会的宣传机器火力十足,大肆宣扬NB-IOT已整装待发。全球移动通信系统协会的创新城市和多数大型网络运营商的展台都有现场演示。据沃达丰消息,今年夏季即进行商业试试验,明年底即全部部署完毕。

 

规范

       首先需要搞清楚的是规范。NB-IOT方法的好处是它不需要与任何先前版本的LTE交互操作,这与分量较重的LTE Cat-1和LTE-M版本不同。诺基亚/爱立信/因特尔和华为/沃达丰这两个阵营所提出的两种不同的NB-IOT提议均已经过“实战”测试,因此应该已经达到相当先进的水平。但是,现在需要将这两种提议融合,而融合需要时间。6月份完成似乎时间太紧张了。

 

       但规范仅仅是故事的第一部分。要成为能交互操作的规范,3GPP工程师需要编写完整的一套测试要求,然后测试不同的执行以确保规范明确、完整。这一般需要调制解调器6-9个月的时间。网络也需要进行相同的工作,这会更复杂,如果你想推出一款产品,而且可以漫游于世界上各种复杂的网络运营商之间,那是必须要做的。我判断这需要到2017年底才能完成。

 

芯片

        与此同时还需要的是芯片。许多测试和开发可以在现有芯片上完成——只不过只使用芯片的一小部分性能。目前为止的测试都是如此。但是这种做法太贵、耗电太高,无法投入大批量生产,所以5美元每个的NB-IOT模块才是可以接受的。英特尔在世界移动通信大会展出的第一天就发布了一篇新闻稿,宣布他们在2016年下半年会发布一款NB-IOT芯片。如果一家芯片公司说是下半年而不是更准确的第三或第四季度,那么一般来说产品离成品还有较长时间,不大可能在第三季度前发布。所以,2017年以前是不可能了。

 

模块

        在我与供应链的下一级——模块供货商也进行了交谈。其中一家名为uBlox的公司已经开始投入工作,为华为/沃达丰的试验提供SARA-N200模块,我怀疑模块可能在旧的Neul芯片集上运行。但是我所交谈过的大多数其他供货商在2017年年中前无法完成生产。他们都告诉我没有预料到事情会发展的如此之快,并且正在重新评估自己的路线图。但是使这种东西上线需要时间。一般至少需要一年。

 

网络

 

在有了调制解调器后,就需要网络,已有许多网络运营商展示了相同的应用,一般都是追踪一辆自行车或一条拉布拉多,再加上为智能城市狂热者设计的几种停车和智能计量方案。
 
        网络运营商很善于做公关,所以准备好一个问题很有用,可以用来判断他们对这项技术理解的程度。我准备NB-IOT的问题是:“设备会不会需要SIM卡?”除德国电信外,其他运营商均回答“需要”,而实际上并不需要。德国电信的回答令我印象深刻:“设备最初会需要SIM卡,但是将会转移为嵌入式SIM卡”,但是后来他们的嵌入式SIM卡专家告诉我嵌入式SIM卡与IOT没有任何关系,把前面的回答搞砸了。

“SIM卡问题”是一个好问题

 

       下面我解释一下为何“SIM卡问题”是一个好问题。我在去年年末写的一篇文章中探讨过这个问题,在那篇文章里我说IOT要想“起飞”,我们不仅仅需要降低硬件成本,还需要降低配置成本和数据成本,也就是全部的部署成本。
 
       与NB-IOT游说集团交谈后发现,他们还在预想7美元左右的调制解调器、每月1美元左右的数据契约以及SIM卡。目前一个GPRS调制解调器的价格约为7美元,数据契约每月约1美元并且需要SIM卡。换言之,他们的NB-IOT宏大愿景有着与目前M2M和IOT完全一样的实施和成本障碍,这两种障碍目前限制了IOT的发展。如果要改变这种情况,那么这些产品需要创新,也就是采用嵌入式SIM卡以及预先配置的永久数据。只有这样市场才能起飞。因此,任何声称需要SIM卡的人都没有理解这项技术。他们只是照着公关文鹦鹉学舌。
 
       问题是这些改变需要建于网络内的新型计费和代理软件。这一般需要2-3年,运营商对我的提问的回答表明他们还未考虑到这个问题。这意味着我们可能在未来几年内获得“M2M GPRS替代”网络,但是任何真正的物联网网络的到来大概还需要5年。后果就是驱动IOT应用的市场需求也要5年才能到位,这不利于创业公司进入该领域。这对LoRa和Sigfox来说是非常好消息,尽管它们越成功,GSM界就越可能会越着急在技术可行前冲入市场把水弄浑。
 
       在主会上美国迪尔公司的Ronald Zink说了一句很有用的话,他指出“关键是装备一切——首先要获得数据”,因为只有在获得数据后你才能开始发现价值。我一直认为这就是M2M与物联网的一个主要区别。M2M是你从公司CEO那获得款项之前可以作为充分理由的数据价值。而IOT则是便宜的足以进行工具化,并在证明价值前获取数据。
 
       从所有这一切得出的结论是行业里的大部分人并不清楚自己在干嘛,这意味着NB-IOT需要更久的时间才能来临。当它真的来临时,这项技术将由与GPRS相同的配置和数据计划支持,所以我们将逐渐看到配置号码的增加。换言之,它将会是NB-M2M,而不是NB-IOT。
 
       尽管如此,我并不是完全不怀有希望的。如果一家大型网络运营商做出正确的连接使NB-IOT能够大规模部署,然后政府出刺激资金进行全面装置,那么NB-IOT则可以成功运行。如果是这样,那么NB-IOT可以相对较快的发展起来。我觉得这不太可能发生于欧洲或美国,但是可能会发生于中国或韩国。如果真的如此,那么IOT技术的中心将转移至东方,数据分析产业可能紧随其后。如果西方运营商和技术公司想要拥有物联网的领先地位,它们需要迅速的重新理解什么是NB-IOT。NB-IOT不仅仅是自行车和拉布拉多。

 
[返回上一页]

上一篇:LoRa忠实粉倒戈,NB-IoT是要一统天下?

下一篇:运营商部署NB-IoT的系列问题清单和答案

产品推荐