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但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大

2019-11-08 00:07

意法半导体:NB-IoT、LoRa和eMTC的优势分别在哪?

值得一提的是,出货量名列前茅的移远并未参展,反倒是与其颇有渊源的移柯带来基于高通MDM9206芯片的L700无线模组参展。由于L700刚发布不久,其出货量并不大。此外,骐俊也展示了ML3500 NB-IoT无线通信模组,不过仍处于测试研发阶段,预计今年内推出。来源:国际电子商情

LoRa、SigFox、NB-IOT这些都属于“LPWA”。那么,“LPWA”到底是个啥? 物联网通信技术林立,为何又出现一个LPWA? “LPWA”的兴起,得益于最近几年物联网的快速发展。大家知道,万物互联的基础是利用通信技术把人与物、物与物连接,我们比较熟悉的通信技术包括WIFI、蓝牙、ZigBee等短距离无线通信技术和2G、3G、4G/LTE等移动蜂窝通信技术(在此暂不讨论工业总线、以太网、光纤等有线通信技术)。 短距离通信技术一般用于智能家居、工业数据采集等局域网通信场景,其优势是部署成本低、功耗低、传输速率高,但劣势也很明显——传输距离短。而随着联网设备增多、设备的类型及应用场景更加丰富,越来越多的设备需要广范围、远距离的连接,如远程控制、物流追踪等。你会问,不是还有移动蜂窝通信技术吗? 的确,目前全球电信运营商已经构建了覆盖全球的移动蜂窝网络,我们骄傲的华为公司已经让喜马拉雅山上都有了手机信号。而且现在的移动蜂窝网络除了主要满足我们人与人间打电话、发短信、刷朋友圈以外,也越来越多的开始承载如远程抄表、车联网等物联网应用。然而2G、3G、4G等蜂窝网络虽然覆盖距离广,但基于移动蜂窝通信技术的物联网设备有功耗大、成本高等劣势。当初设计移动蜂窝通信技术主要是用于人与人的通信。根据权威的分析报告,当前全球真正承载在移动蜂窝网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%。如此低的比重,主要原因在于当前移动蜂窝网络的承载能力不足以支撑物与物的连接。 因此,为满足越来越多远距离物联网设备的连接需求,LPWA应运而生。LPWAN(LowPowerWideAreaNetwork),低功耗广域网络,专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。正如短距离无线网络包含WIFI、蓝牙、ZigBee等多种技术,LPWA也包含多种技术,如LoRa、Sigfox、Weightles和NB-IoT等。由于是“广域”网络,因此必然会涉及网络运营。所以LPWA网络一般是由电信运营商或专门的物联网运营商部署,由于LPWA网络连接的基本都是“物”,因此通常也叫“物联网专用网络”。 为何选择LPWA? LPWA有“远距离通信”、“低速率数据传输”和“功耗低”三大特点,因此非常适合那些远距离传输、通信数据量很少、需电池供电长久运行的物联网应用。大部分物联网应用通常只需要传输很少量的数据,如工业生产车间中控制开关的传感器,只有当开关异常时才会产生数据,而这些设备一般耗电量很小,通过电池供电就可工作很久。 LPWA最适合两类物联网应用:一类是位置固定的、密度相对集中的场景,如楼宇里面的智能水表、仓储管理或其他设备数据采集系统,虽然现在蜂窝网络已应用于这些领域,但信号穿透问题一直是其短板;另一类是长距离的,需要电池供电的应用,如智能停车、资产追踪和地质水文监测等,蜂窝网络可以应用,但无法解决高功耗问题。 对于部署物联网的企业来说,选择LPWA的一个重要原因就是部署的低成本。大家都知道智能家居应用、智能硬件的主流通信技术是WIFI,因为WIFI的模块成本比较低,有些有“互联网思维”的模块提供商已经将WIFI模块的价格降到了10元以内。但支持WIFI的物联网设备通常还需无线路由器或无线AP做网络接入、或只能做局域网通信。而如果选择蜂窝通信技术,对于企业来说部署成本太高,国产最普通的2G通信模块也要30RMB起,而4G通信模块则要200RMB起。随着物联网的兴起,虽然国内已经如雨后春笋般出现了一堆做蜂窝通信模块的厂商,但稳定性方面、加上现有蜂窝通信技术的高功耗、高成本的硬伤,还是不如LPWA更有优势。华为11月份公布的NB-IOT发展计划,声称要将LPWA通信模块成本降至5美元以下。相信未来低功耗广域的应用场景中,企业还是会优先选择LPWA。 不得不说的标准 LPWA作为一类无线通信技术,必然得谈标准。进入2015年起LPWA市场热闹非凡,产业链相关厂商纷纷合纵连横成立联盟,抢占低功耗广域物联网市场。其中比较发较快、相对比较成熟的是Semtech公司主导的LoRa技术,LoRa联盟已于今年3月的世界移动通信大会上成立,联盟成员包括跨国电信运营商、设备制造商、系统集成商、传感器厂商、芯片厂商和创新创业企业等。LoRa可应用于诸多垂直行业,包括能源、汽车、物流、农业、商业和制造产业等,这些产业资源应也是未来LoRa联盟发展的成员。最新消息,法国运营商Orange近日宣布将采用LoRa构建低功耗广域物联网,首批将覆盖包括巴黎、波尔多等17个城市。 另一个不得不提的就是华为主导的NB-IOT标准。NB-IOT是基于现有蜂窝网络的技术,华为称为“蜂窝物联网”。如华为所言,对于移动蜂窝通信市场,4G成功商用之后,5G的标准化、商业化都需要时间,但物联网应用不会等到2020年才出现,因此在5G之前需要有一个技术来支撑运营商开拓物联网市场。同时,对电信运营商来说,物联网应用的ARPU值会比较低,因此从技术上来讲,应该让运营商很容易在现有基础上升级去支持。在这样的情况下,华为推出了NB-IOT(NarrowBand-IoT,窄带物联网)。NB-IOT技术能够提供百倍于4G的连接规模、百倍于2G的灵敏度、设备电池供电寿命同样可长达10年,使蜂窝网络极大地延伸了应用边界。据悉目前移动通信行业组织“3GPP”正在制定的NB-IOT的标准化工作。NB-IOT使用License频段,可与现有移动蜂窝网络共存。 最新报道,国内电信运营商中国电信、中国联通都参加了近期举办的NB-IOT论坛筹备会,相信NB-IOT将成为未来国内LPWA市场的主流技术。原因有两:一方面,NB-IOT对运营商来说,可利用现有的蜂窝网络基站资源,部署成本很低,这样国内NB-IOT网络很容易落地部署。物联网设备不像我们用4G上网刷朋友圈、看视频会消耗很大流量,由于数据量很少,对运营商来说ARPU收入很低,因此运营商必须考虑网络的部署和运营成本;另一方面,NB-IOT是由“攻无不克战无不胜”的华为在主导,以华为的丰富的技术积累、产业链整合能力和巨资投入的号召力,相信华为在低功耗广域物联网市场定能再创佳绩。针对NB-IOT,华为已提供芯片、通信模块、甚至操作系统,还为运营商开发了“IOT联接管理平台”。 LPWA的未来趋势 仅仅几年前,LPWA还不存在。今年,LPWA无线通信技术已经站到物联网连接领域的中心,LPWA网络将成为物联网全新的、颠覆性的网络。权威机构预测2020年将会有数十亿的物联网设备连接,LPWA技术是物联网最深远的趋势之一。目前,几乎所有的芯片厂商、设备商、电信运营商和企业等都将LPWA视为物联网的前沿并进行布局。这是一个新兴的物联网领域,而且随着物联网不断升级,它将成为一个巨大的市场机会。(本文来源:物联网智库,杜利征,转载请注明出处)

与此同时,2017年国内真正商用NB-IoT的第2家运营商——中国联通,其商用进展并不比中国电信落后多少。

2018年2月8日

模组厂商、运营商积极布局,明年或实现NB-IoT规模商用

标签: 传感器

某运营商人士客观的认为,无论技术成熟度,还是模组成本,当下业界对于NB-IoT的正面效应被放大了,但从长远看,业界还是低估了NB-IoT的价值。

自2016年NB-IoT核心标准冻结之后,关于低功耗广域网技术的讨论迅速增多,市场热度不断升温。在我国,除了三大运营商鼎立支持的NB-IoT和eMTC,早几年已经进入国外市场应用的LoRa也从一种小众技术迅速进入到人们的视野当中。然而NB-IoT、eTMC和LoRa三大技术的现状和发展趋势都是怎样的呢?为此,与非网记者采访了意法半导体亚太区大中华与南亚区微控制器市场部经理任远。三大技术的优势 “NB-IoT、LoRa以及eMTC同属于低功耗广域网的范畴,每种技术有自己的优劣势。简单来讲,从功耗以及成本的角度出发,LoRa要好于NB-IoT以及eMTC。从数据传输速度来讲, NB-IoT和eMTC要强于LoRa。即使同属于蜂窝技术的NB-IoT和eMTC也有不同的适用场景,比如NB-IoT适用于静止的场景,eMTC与移动的场景更配,”任远表示:“由于各国国情不同,采用的低功耗广域网技术也不就不尽相同。在中国,三大运营商推动的NB-IOT以及eMTC网络快速发展中。ST也在积极配合运营商,平台商以及方案商,一起完善以及推动产业链发展。” 然而三大技术的市场又在哪里呢? 从成本以及功耗敏感的应用场合上来讲,LoRa技术会有优势。要求数据传输速率相对较高的场合,一般则会选择蜂窝网络。不过,每种制式的选择还需要考虑实际情况,比如基站的部署成本,信号覆盖程度,管理模式等。 从技术本身而言,LoRa和NB-IoT在很多场合下能替换使用。比如,智能停车,智能锁等等。eMTC的优势则是可以直接接入现有的LTE网络,更适合更高数据速率的场景,比如智能手表,共享单车等等,不过在国内网络的建设还需要一段时间。ST的市场布局 早在2015年ST跟Semitech已经达成合作意向,借助ST生态系统帮助推动LoRa以及LoRaWAN在物联网中的应用。迄今为止,STM32已经可以提供一系列软件以及硬件的LoRa解决方案。 任远表示:“ST目前也在跟国内外众多合作伙伴一起,推动蜂窝物联网技术的发展。如今ST已经跟与多家NB-IoT以及eMTC芯片厂家达成战略合作关系,在软硬件层面上进行深度合作。在国内,与移远、利尔达、广和通等模组厂家共同开发基于Nucleo板的NB-IoT扩展板,给客户提供整套的软件解决方案。” 不仅如此,与非记者在采访中还得知,ST也积极参与到与运营商的合作中来,在NB-IoT以及eMTC网络完善之际,力求提供一个可市场化的,完整的低功耗广域网解决方案。 在谈及未来几年的布局,任远表示:“ST会紧跟全球物联网发展的风向,开发功能更强大,适用性更广的MCU来搭配NB-IOT,LoRa和eMTC芯片。在中国,ST会跟低功耗广域网的生态上下游,包括运营商,平台厂商,方案商,芯片厂家共同进行‘云端管’的开发,让我们的客户在使用STM32以及各种低功耗广域网技术时能够更加无缝的进行对接,加快产品上市时间,推动中国物联网技术和生态的发展及创新。”来源:与非网

瑞兴恒方网络有限公司副总经理谢利超对此进一步补充道,在某些应用场景里面,基站的密度无法实现物联网网络的全覆盖。例如LPWAN在燃气表的应用中,很多燃气表都放置在铁箱子里面,属于信号屏蔽的环境。这个时候基站的密度绝不是大家宣传的十公里或者几公里,很可能是五六百米。与此类似的还有LPWAN在电梯的应用,基站密度要达到200米。又比如在深圳的城中村里面,根本没有蜂窝网络的覆盖,这个时候想要实现物联网的应用,就需要根据节点的数量和位置灵活部署小基站/微型基站。在这些应用场景中,LoRa网络部署的灵活性得以体现。

如果您比较关注物联网圈的话,想必已经对“LPWA”这一名词有所耳闻。即使从没见过这一小串字母,也应该在科技媒体上扫见过LoRa、SigFox这些技术关键字、或已听说了最近老上头条的华为在刚刚结束的2015全球移动宽带论坛上发布了叫NB-IOT的东东。

近期,还有消息指出NB-IoT测试效果不佳,其实影响NB-IoT测试除了芯片之外,实际效果与模组规范、网络的长期优化等息息相关。单纯通过片面的测试数据断言NB-IoT不具备商用能力,言过其实。

最后,LoRa的网络部署更加灵活,可以实现按需部署。杨柳博士表示,LoRa的基站和路由器可以做到非常小,并在现场展示了用手掌托着的微型基站和只有普通路由器大小的室内网关,这与人们印象中矗立在山上有如高塔般大小的基站大相径庭。小体积还降低了基站的成本,可以做到100美金的价格。通过小基站和微型基站可以实现网络更深度的覆盖,这在某些现实的环境里面很适用。

不过,业内也有偏激观点认为,从多家大T的商用选择策略看,NB-IoT已实质已经出局,LoRa、eMTC规模商用将会成为趋势。

其次,LoRa的功耗比NB-IoT更低。其原因在于LoRa的协议层更加简单,而且其无线模块的最高功率和平均功率的比率低,电路设计效率高。LoRa在深度睡眠的情况下电流少于2uA,等待状态是2mA,接收状态少于10mA,发射功率0.1w,这大大延长了电池的使用寿命。

但笔者认为,可靠、安全才是蜂窝物联网的优势所在,LoRa并不具备替代NB-IoT的实力;其次,在国内,中国电信和联通明确了先商用NB-IoT,之后适时商用eMTC,为NB-IoT市场的健康发展奠定了基础;再次,eMTC与NB-IoT是互补,而非竞争。

针对网络建设难的问题,国内已经有专业的LoRa物联网运营商出现。例如杭州罗万信息科技有限公司,提供包括LoRa网关、云平台和自建基站的LoRa系统级解决方案,并应用在无线烟感、水电气表等产品中。

目前,中国联通采用了NB-IoT和eMTC并行发展的商用策略,以实现两种技术差异化满足不同场景需求的互补。

相比最近两年才推出的NB-IoT,LoRa在国外已经有了广泛的应用。Semtech业务拓展总监杨柳博士在一场LPWAN研讨会上表示,经过5年的发展,LoRa在全世界各大洲已经建成了46个公网、350个试验网,一年的芯片出货量超过1000万片。

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杨柳博士指出,与NB-IoT等新型蜂窝技术相比,LoRa最大的技术特点是采用了线性扩频技术,能在噪声以下的20db接收到信号,因此可以有效地在低速率低功耗的情况下进行远距离传输。根据Semtech与思科在美国合作的测试数据显示,LoRa在无遮挡情况下的传输距离能达到50公里。

造谣背后,动机其实并不单纯,在以往相关标准商用中,成为常见的现象,背后无外乎各方阵营利益间的角逐。

芯片年出货量超1000万片,LoRa究竟有何神通?

根据中国联通规划,采用900MHz+1800MHz部署NB-IoT,其中农村将以900M为主。此前,中国联通在上海、广东、福建等地展开了NB-IoT的试验。当前,中国联通NB-IoT在10+个城市部署了百站以上的规模试验,提供了包括对智能抄表、智能路灯、智能停车等的应用。

不过,不同的技术流派可能给应用企业带来困扰:NB-IoT、eMTC和LoRa各自的技术特点到底是什么,有何优劣势?我的产品需要采用LPWAN技术吗,又该选择哪一种?LPWAN技术最有可能在哪个应用上爆发?

对于eMTC商用,中国联通将进行4个城市的规模试点,2018年适时部署eMTC。此前的2016年年底,中国联通在北京实现了现网下的eMTC数据传输。

“在未来物联网的应用中,大部分的设备只需要传输很少的数据,因此NB-IoT将会是低速物联网设备的最佳选择,基于此,国内的运营商都在积极的部署NB-IoT网络。”上海联通的物联网运营中心技术总监沈洲表示。

三家运营商共推的NB-IoT通用模组,预计将应用于面向三大类的应用场景,规模市场推动之下的NB-IoT通用模组成本,将在年内迅速进入到50元以下市场,甚至是进入5美金区间。

澳门新濠新天地3559,多家NB-IoT模组曝光!LPWAN三国杀硝烟四起!

相对于MDM9206多模芯片希望降低模组厂家的商用风险,推出单模NB-IoT芯片,显然是高通看中了海量连接的商机所在。如果NB-IoT能在蜂窝物联网连接中占比达到70%,保守估计2020年有数亿连接属于NB-IoT。

沈洲说道,上海联通可以说采用了非常激进的态度来推动NB-IoT的发展:2015年7月,首先开始样本测试;2016年,率先在迪士尼乐园提供NB-IoT的物联网应用体验;2017年5月,实现了上海NB-IoT网络的全覆盖。而到了现在,NB-IoT已经处于爆发期。上海联通在与政府的沟通中,发现他们在智慧城市方面有非常大的需求。智能停车、智能烟感、智慧路灯、水表气表等很有可能率先实现规模商用化。

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此外,2017年5月,中国科学院计算机网络信息中心宣布LoPo-IoT已实现在广州南沙区803平方公里的网络覆盖。广州中国科学院计算机网络信息中心副总工程师黄开德表示,LoPo-IoT是基于LoRa的一种LPWAN技术,数据接入国家物联网标识平台,保证了数据的唯一性和安全性,在医疗健康、资产追踪等领域有广泛的应用市场。

另一方面,从目前中国电信、联通共同推动全网通2018年成为国际标准的进度看,是否意味着中国移动也将在此时间节点获发FDD牌照?此举,也将有利于中国移动NB-IoT的发展,正如媒体报道的,中国移动也在默默“抢跑”NB-IoT。

目前来看,阻碍NB-IoT 发展的最大的问题还是成本。“从我们了解的情况来看, NB-IoT模块在年初的成本是100元,现在可以降到60-70元左右,但仍然比2G模块20-30元的价格高出许多,这不利于NB-IoT的普及。” 沈洲说道。

业内人士表示,国际运营商的主流选择大多先商用NB-IoT,之后商用eMTC。

谢利超还提到了当下LoRa面临的一些挑战。第一,处于免授权频段,频率污染较为严重、私有化网络较多、安全性较差;第二,网络的建设和维护难、成本高,特别是对于小企业和普通消费者;第三,物联网碎片化严重,无线模块需要定制化;第四,缺乏运营商的支持,难以实现城市级的网络覆盖。

据媒体报道,工信部正在推动NB-IoT(窄带蜂窝物联网)标准化,拟对NB-IoT模块的外形、封装以及针脚定义等提出新要求。

那么目前NB-IoT模组到底发展到了什么程度?在上周的物联网展上,龙尚、中兴物联、Simcom、美格、有方、Telit、Ublox、骐俊等主流NB-IoT厂家都有参展,让我们来看看他们怎么说。

对待NB-IoT商用之间的曲折,需要向对待TD-LTE一样。只有保证产业链上下同心,往往不被业界看好的标准,在规模商用之后均会让友商刮目相看,TDS商用后的第4年内,TD-LTE商用的一年后均有例证。

龙尚科技的现场工作人员指出,当下几乎所有主流模组厂商的NB-IoT模块均未实现量产。2017年龙尚推出基于高通芯片的NB-IoT/eTMC/GPRS多模模组A9500,至今出货量有一万多套,但主要还是给客户测试或者应用试点使用。应用场景包括远程抄表、智能停车、智能路灯、环境监测、智慧农业、畜牧养殖灌溉、智能垃圾箱等智慧城市领域。预计今年9月份,龙尚将推出NB-IoT单模的A9600模组。

在芯片层面,随着海思、中兴微、紫光展锐和联发科等多家NB-IoT芯片的年内商用,NB-IoT商用进程将实质加速。今年,华为将推出Boudica 150,可支持698~960/1800/2100MHz,以满足联通NB-IoT的商用需求,而中兴微将在NB-IoT芯片上打造睡眠功耗、外围接口等多层级的差异化优势。

“在未来物联网的应用中,大部分的设备只需要传输很少的数据,因此低功耗广域网技术非常适合低速物联网设备的连接。国内的运营商都在积极的部署NB-IoT/eMTC等LPWAN网络。” 上海联通物联网运营中心技术总监沈洲在一场LPWAN研讨会上表示。 据相关数据显示,2020年我国物联网市场规模将超过1.8万亿元,物联网连接总数将达到10亿,其中LPWAN技术将提供7.3亿连接。

2017年Q2,中国联通面向NB-IoT商用,部署虚拟化核心网,以满足未来网络演进。

2017年8月23日

预计,在2017年6月底前,中国联通将实现重点城市商用NB-IoT,其中,5月17日,上海将实现2000余站全域覆盖;中国联通将在8月(力争在7月底)全国具备NB-IoT商用接入能力。

自2016年NB-IoT核心标准冻结之后,关于低功耗广域网技术的讨论迅速增多,市场热度不断升温。在我国,除了三大运营商鼎立支持的NB-IoT和eMTC,早几年已经进入国外市场应用的LoRa也从一种小众技术迅速进入到人们的视野当中。

实质上,包括华为与爱立信等正在进行基于NB-IoT的大量合作,加上在NB-IoT领域积累了一定专利份额的芯片商高通的推进,NB-IoT想不壮大都难。

NB-IoT技术很新,2016年核心标准冻结至今不过两年时间。但运营商对NB-IoT却并不陌生,因为它从本质上还是一种标准化的蜂窝技术,运营商不必为此重新布置站点,完全可以在已有基站基础上实现快速部署,因而得到三大运营商的大力支持。

但是,为什么北美的运营商会选择先商用eMTC?主要是因为是美国的4G部署在低频上,商用eMTC非常容易;欧洲及中国的运营商4G网络建设在高频之上,因此,在低频上先部署NB-IoT更适合网络的演进。

中兴物联目前只有一款NB-IoT模组ME3612,采用高通的MDM9206芯片。中兴物联的现场工作人员介绍,ME3612模组已经实现了小规模量产,在智能井盖、智能路灯、智能消防栓、共享单车等有试点性应用。据传今年9月份,中兴物联会推出NB-IoT商用芯片RoseFinch7100,与华为、高通在NB-IoT芯片市场一决高下。

此前的3月30日,comobs文章曾指出,业内传闻三家运营商近期将联手打造NB-IoT通用模组。如今看来,传闻不是空穴来风。

如此看来,NB-IoT规模商用的初期,在国内的发展决策很关键。如果业界形成合力,NB-IoT将成为下一个“TD-LTE”。因此,国外媒体选择此时“黑”NB-IoT也是别有用心,声称NB-IoT无法实现互联互通。

之后的4月11日,comobs预判,在MDM9206全球商用之后,高通将推出NB-IoT芯片,主打亚洲及欧洲市场。传闻,高通正在进行极低成本的NB-IoT芯片研发;另一方面,高通正在推进下一代eMTC芯片的研发,确保成本和功耗走低,并适合全球商用需求。

或许是借鉴了TD-LTE推进的商用经验,5月中旬前后,中国电信将通过多项举措加速NB-IoT在国内的发展节奏。

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