物联网之5G时代NB-IoT发展趋势与技术基础

nb-iot(窄带蜂窝物联网)标准获得国际组织3GPP通过。业内人士认为，2016年毫无疑问将作为 nb-iot商用元年载入通信史册。如同过去十几年移动互联网渴望4G时代的到来一样，现今的物联网也无比渴望着一个强有力的蜂窝物联网基础网络，而 nb-iot无疑是这个基础网络最佳的选择。

再加上中国政府多次证实将在2020年实现5G商用，如今面向5G的各类技术已经迅速升温，不少技术方案已经逐渐落地。在今年4月伦敦 M2M 大会上，华为展示了 nb-iot(窄带蜂窝物联网)战略以及 IoT 应用和智慧城市领域的创新成果，并介绍了与合作伙伴为共建 nb-iot 生态系统所开展的工作，包括与沃达丰在英国纽伯里共同成立沃达丰 nb-iot 开放实验室，旨在充分发挥 nb-iot 的潜力，创造社会与经济效益。nb-iot(窄带蜂窝物联网)无疑是5G时代物联网中的一大热门。

nb-iot最有现实基础

一直以来物联网行业的终端、网络、芯片、操作系统、平台等各方路径不一，使得物联网“碎片化”现象严重，随着英特尔、高通、爱立信、诺基亚等巨头加入nb-iot阵营，巨头联盟或许会成为终结碎片化、统一物联网的一个契机。

nb-iot构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的频段，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。

nb-iot 技术是一种 3GPP 标准定义的 LPWA(低功耗广域网)解决方案，具有以下优势：

1、海量连接：每小区可达10万连接;NB- IoT比2G/3G/4G有50-100倍的上行容量提升，这也就意味着，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。

2、超低功耗：电池寿命长达十年;

低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。在电池技术无法取得突破的前提下，只能通过降低设备功耗以延长电池供电时间。通信设备消耗的能量往往与数据量或速率相关，即单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。数据量小，设备的调制解调器和功放就可以调到非常小的水平。nb-iot聚焦小数据量、 小速率应用，因此nb-iot设备功耗可以做到非常小，可以保障电池5年以上的使用寿命。

3、深度覆盖：能实现比 GSM 高20db的覆盖增益;

nb-iot比LTE提升20dB增益，相当于发射功率提升了 100倍，即覆盖能力提升了100倍，就算在地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方也能覆盖到。

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。

NB- IoT直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，即可与现有网络基站复用以降低部署成本、实现平滑升级，但是使用单独的180KHz频段，不占用现有网络的语音和数据带宽，保证传统业务和未来物联网业务可同时稳定、可靠的进行。以智能抄表应用为例，与采用有线PLC抄表数据回收成功率在60%左右相比，nb-iot可以保证数据成功回收率达99%，可靠性大大提高。

编者按：一直以来物联网行业的终端、网络、芯片、操作系统、平台等各方路径不一，使得物联网“碎片化”现象严重，随着英特尔、高通、爱立信、诺基亚等巨头加入nb-iot阵营，巨头联盟或许会成为终结碎片化、统一物联网的一个契机。

6、低成本

低速率低功耗低带宽带来的是低成本优势。速率低就不需要大缓存，所以可以缓存小、DSP配置低;低功耗，意味着RF设计要求低，小PA就能实现;因为低带宽，就不要复杂的均衡算法。这些因素使得nb-iot芯片可以做得很小。芯片成本往往和芯片尺寸相关，尺寸越小，成本越低，模块的成本也随之变低。

由于nb-iot具有基于现实网络马上部署的特点，眼下有需要的运营商可以迅速行动起来。正如业内人士所言，5G来势之汹涌，就如同一场提前到来、轰轰烈烈的爱情，为了让这场爱情更加甜蜜，最好的方案就是更多地基于现实基础。因此，今年以来，nb-iot在物联网的一片火热中拔得头筹。

nb-iot生态日渐成熟

随着传统电信业务利润越来越薄，整个电信行业都在寻找新的利润增长点，面向人和人连接的市场越来越接近饱和，而面向人和物、物和物的巨大市场则刚刚兴起。

据GSMA预测显示，nb-iot在2020年将达到30亿的连接;Machina亦预测，nb-iot未来将覆盖25%的物联网连接。Gartner预测，2016年将有64亿物联网设备投入使用，同比增长30%，并将在2020年达到208亿。与此同时，2016年物联网服务方面的支出将增长22%，达到2350亿美元。

随着万物互联时代的来临，联网正成为所有行业、设备的必需。同时，云计算、大数据的普及，让设备更加倾向于连接到互联网中，这让nb-iot迎来了众多发展机遇，如车联网、远程医疗、物流等等。因此与运营商业务最为贴近、市场前景巨大的物联网无疑成为运营商最佳的切入点。

2016年将是nb-iot产业发展非常关键的一年，nb-iot要成功，必须有生态系统中各个产业平台的支持。

从解决方案/芯片方面看，华为、爱立信、高通都在积极研发生产该类芯片，很多芯片原厂和模块厂家也计划于今年支持nb-iot。

从运营商对nb-iot响应和投入看，nb-iot标准得到了许多主流运营商的响应，中国移动、中国联通、中国电信、沃达丰、德国电信、阿联酋电信、意大利电信、AT&T等全球顶尖运营商都已围绕nb-iot发布了各自的发展方略。预计2016年全球50家主流运营商将有一半的数量支持nb-iot。

在国内市场，三大电信运营商都已积极行动起来。6月的MWCS 2016上，中国移动携手爱立信和英特尔完成了全球首个基于最新蜂窝物联网技术——nb-iot的业务演示：中国电信董事长杨杰近日表示，2017年上半年中国电信部署基于800MHz的nb-iot网络将实现全网覆盖;中国联通今年计划在超过5个城市启动基于900MHz、1800MHz的nb-iot外场规模组网试验及业务示范，并计划今年年底前后推进重点城市的nb-iot商用部署。

除行业应用外，消费类行业如白色家电厂家也开始采用nb-iot芯片进行产品开发。nb-iot生态正在以一种势不可当的态势成形，为各行各业带来巨大机遇。

仍有难关需要攻克

电信业内人士普遍认为，nb-iot相较于传统物联网技术有着自身的优势。不过，其仍旧有着自身的局限性，成本价格、功耗都可能成为nb-iot发展的阻碍。在成本方面，nb-iot模组成本未来有望降至5美元之内，但目前支持蓝牙、ZigBee等标准的芯片价格仅在2美元左右，仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元。巨大的价格差距无疑将让企业部署nb-iot产生顾虑。

沃达丰的Ibbetson认为：“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下，实现大规模应用，nb-iot市场就做不起来。我们需要从全局角度出发，以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”

华为的胡厚也认为，要想刺激nb-iot大规模发展，通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内，则会带来爆发式增长。

同时，物联网应用还处于试验和示范性探索阶段，规模化应用少，创新活力不足。现阶段主要是运营商，华为、爱立信等设备制造商，高通等芯片供应商为代表的供应侧比较热情，而需求侧的应用主体如水电气公共服务提供部门还没热起来，基于物联网的发展趋势和而泰正在布局未来智能生活场景。