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关于蜂窝物联技术 NBIoT 的一些观点

2024-08-17 11:03:25   234人阅读

背景

SigFox 开始于2009，这项技术对长期作为标准移动电话交互标准的3GPP造成了有力冲击。SigFox 解决了终端设备互联场景下的多个痛点：
1 过于复杂；
2 昂贵的设备；
3 耗电不持久；
4 传输距离短
SigFox在物联平台上已经成功了很长时间，然而拥有巨资产值的运营商并不怎么关心这一块。2014年，中国移动通讯技术领跑者华为收购了英国Neul公司，后者在长距离无线传输技术有了一定研究和突破。目前华为与爱立信开始推动窄带物联网的技术标准，这个就是NB-IOT，也称为LTE-M2(相对于LTE-M1)。
 
基于蜂窝物联网场景，目前的阵营可分为NB-IOT和LTE-M1
 

定义

LTE-M1 是 3GPP 对 IOT 领域及低功耗广义网(LPWAN)热度持续高涨的响应。这是一个
富有竞争力的方案，除了能在当前的移动网络中部署之外，其还具备低能耗的优势，而这点离不开 LTE-M1 引入的两个低能耗子方案：LTE-EDRX(discontinuous reception) 和 LTE-PSM
 
LTE-M2 也称 NB-IOT，是3GPP的另一个选择，但它并不工作于LTE架构中，而是基于DSSS 展频技术(一种高度抗干扰、防窃听的方案) 。许多通讯巨头企业像华为、爱立信、高通和沃达丰，已经开始共同推动这项标准。
 
NB-IoT可存在于以下三种频段中：
1 独立频段；
2 使用GSM未采用的200-KhZ频段
3 在LTE基站上或LTE的防护频段上为NB-IOT运营商分配资源；
以上区别会决定技术细节的不同，同时也会极大影响移动运营商的选择。
 
在美国运营商中，Verizon和AT&T 会更倾向于使用LTE-M1，因为目前已经投入了大量的资金在LTE网络基础建设上；
对于已存在大量 GSM 网络基建 和较少 LTE 网络的地区会更加倾向于采用NB-IoT，像美国的 T-Mobile和Sprint 会更愿意在已有的GSM 网络上部署NB-IoT。
 

优势

NBIoT 的优势

1 运行时低能耗
几乎所有IoT技术在它们不工作的时候都极度省电；
当modem启动之后需要进行信号处理时才需要使用少量电量。需要注意的是并非所有LTE-M1 芯片组都有着相同的低能耗特性，如 Sequans monarch(一款专用于LTE-M1的芯片)。相比较而言，NBIOT不需要运行于Linux或是处理那么多的信号指令，这点使其更加省电。
 
2 NB-IoT 部件的成本更低
支持NB-IoT的芯片会更加便宜，原因在于制造工艺更加简单了。一个200kHz 的 NBIOT 前端处理器和数字转换器要比 1.4MHz的LTE 资源模块简单许多。同时LTE需要处理OFDM，这也比NB-IOT的简单波形处理需要更多的能耗。由于更多的芯片厂商倾向于同时支持两者，在将来应该能实现平滑过渡。
 
3 NBIOT 能实现更加广泛的部署
因为频率越低，连接质量越好。但目前已经听到不少说法指LTE-M1通过repetitive pages技术优化了流程，这点可能也会降低NBIOT的优势
 

LTE-M1 的优势

拥有更高的数据传输率，这也将决定它可以实现更多的解决方案；
低功耗，LTE-M1 也支持 LTE EDRX 和 PSM 特性；
LTE-M1 在部署方面的障碍较低。Verizon 在全US 有一个独立的LTE频段，这已经为LTE-M1解决方案扫除了许多障碍，只需要简单的天线配置和前端模块部署。
 

对比分析

 
一、NBIoT的部署可能会成为瓶颈，由于NB-IoT并非LTE的一部分，因此需要使用不同的软件并使其在旁路频带中运行，这会增加运营商的成本；另一种选择是部署于即将淘汰的GSM频段。目前大部分支持LTE的运营商并不打算缩减分配给LTE手机的资源模块，原因很简单，LTE手机的资本市场前景是广阔的。因此NB-Iot的部署问题目前仍然是最大的阻碍。
前端模块(模拟信号数字转换器)的复杂度可能比想象中更高，NBIoT 若采用GSM 200KhZ的频段进行部署，由于该频段并没有被广泛使用，这意味着modem前端和天线会变得比想象中复杂，存在一定风险。
NBIoT的应用会存在license授权问题，目前像爱立信和华为很可能会对此授权收费。
 
二、LTE-M1方面
license 许可证成本来自 InterDigitals 、高通，购买IP license即可；
功耗问题仍悬而未决，目前EDRX/PSM 并未真正部署，它们的效能提升仅仅停留在理论阶段。
在真实场景中，网络条件不一定能完美适配，包括运营商的特性要求也可能带来能耗问题。
 

部署及应用前景

LTE-M1
将会应用在大量新场景中，从智能水表到农业监控科技等等。
LTE-M1的独特性在于，它既能适应对能耗要求极其高的场景，如一天仅传输10byte数据，也可以支持高速数据传输，如1M/s；该方案的应用场景是非常广阔的。
 
NB-IoT
目前大多数人的疑问是：是否存在LTE-M1 无法胜任而必须使用NB-IoT的场景呢？
其实 两者在主要的市场领域中表现应该是差不多的，但不排除存在一些场景差异，而这些很可能是 SigFox 未充分覆盖到的场景。
NBIoT打的是 频段利用的旗号，目前剩下的200Khz GSM频段未使用，支持者也希望NBIoT利用该频段进行部署。从市场策略上讲，NB-IoT是通讯巨头市场竞争的一个手段。华为、爱立信并未在LTE IP 专利开发方面夺得先机，目前为了在LPWAN 游戏中赢得更多话语权必定投入大量人力物力。
 

观点

NBIoT 始终会是运营商、通讯行业巨头的玩物，对于广大开发者和中小企业来说，关心的不外乎以下几点：
1 性能指标；
关乎功耗、传输速率、质量及稳定性
2 成本低廉；
关乎芯片成本；方案成本
3 统一标准；
易于开发升级
 
而目前多数芯片开发还停留在原型阶段，大量投入使用还需要观望时日。
从以往的经验来说，分成不同的技术阵营是好事，一个是竞争会推进技术升级，而成本方面也会降低。而关键的一点，只要不是百花齐放就好！

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