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关于NB-IoT,没有比这篇更通俗易懂的啦!

EETOP2019-06-25 12:59:25

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今天,我是来“吹NB”的。嗯,标题已经剧透了,这个NB,就是NB-IoT


在过去的一年多,NB-IoT真的可以说是大红大紫。在通信圈里,除了说5G,就是说物联网。如果说物联网,八成就是在说NB-IoT。


在目前5G还没来的情况下,NB-IoT基本上是独领风骚、风光无限。


各大展会,一定不会少了它的身影


那么,这个NB-IoT到底是什么?有什么优点?能干什么用?


带着这些问题,今天小枣君就来和大家深入扒一扒——



在具体说NB-IoT之前,我们先来说说“不带NB”的IoT。



什么是IoT



众所周知,经过1G、2G、3G、4G的不断发展,加之智能手机的广泛普及,我们已经基本上实现了人与人之间随时随地的连接


从早期的电报,到后来的电话和短信,再到现在即时传送图片、音频、视频等多媒体,我们的通信技术手段已经十分强大。


人与人之间,连接无障碍


那么,通信发展到现在这个程度,就够了吗?就到顶了吗?


显然没有。


人类对技术的追求、对生活的追求,不会就此停住脚步。技术还有潜力可以挖掘,需求也在不断涌现。


一定要满足需求。

如果没有需求,那就创造一个。          


——小枣君斯基


在商业的驱动下,通信厂商会不断拿出新的东东,吊起用户的胃口,以此获取订单。


如果没有新玩意,通信汪靠什么赚钱,养家糊口?


那么,新的需求点在哪里呢?接下来的路,该往哪走?


通信人把目光从“”的身上,转移到了“”的身上。

既然人都已经连完了。接下来,我们连物吧?把所有的物体,都连到网络里面来。


于是,物联网就诞生了。


物联网(IoT,Internet of Things)


人与人之间进行通信的网络,叫做人联网

物与物之间进行通信的网络,叫做物联网


说起来,就这么简单。


But,你说连就连,连起来有什么好处呢?


这个好处,真的大了去了。


试想一下这些场景:


如果所有的汽车都联网了,自动驾驶是不是就实现了?车与车之间会协调路径、距离、速度,车祸就再也不会发生了。



如果所有的家电都联网了,实现了随时控制,还没到家,就先开启空调和热水器,出门在外忘记关灯,可以远程关灯,还能远程监控,是不是更方便和安全?



甚至动物,如果保护区里所有的珍稀野生动物都联网了,科学家是不是可以更方便地检测它们的生命状态,更好地进行保护和研究?


这还只是一小部分!事实上,只要开动脑筋,各种创意简直就是源源不断!

物联网的应用场景,远远不止这些


这相当于是挖到了一座“大金矿”,蕴藏着巨大的商业价值和社会价值。



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根据预测,2020年,全球“终端连接数”将达到500亿个,其中,“物连接数”将达到“人连接数”的4倍。



市场规模就更不用说了,据预测,2025年全球物联网市场规模将达到19万亿!而且是美元!



这么大的一块蛋糕,对于增长乏力的通信行业来说,简直就是救命稻草。通信企业怎么可能放过?


于是,整个行业就像打了鸡血,纷纷开始拥抱物联网。



NB-IoT和LPWAN



物联网其实并不是一个新的概念。在很多年前,就有人提出过物联网。而且,这么多年来,物联网其实也一直都在默默发展。

1995年,比尔盖茨的《未来之路》中,就提到过物联网


但是,因为技术的原因,过去一直发展的,是WLAN物联网。从名字就可以看出来了,WLAN=无线局域网,是一种覆盖范围较小的物联网络。


WLAN物联网,以Wi-Fi、蓝牙、Zigbee、Z-wave等技术为代表。


这种WLAN物联网,无法完全满足前文所说那些行业应用的要求。


说到这里,小枣君想问大家一个问题


对你来说,网络有哪些特性是你关心的?


我想,你第一个想到的,应该是速度(网速)。


你用手机上网的时候,当然希望速度一定要快。目前我们主流的通信标准——LTE,理论速度已经达到300Mbps。当然,实际体验速度远远达不到。但是,正常情况下,这个速度能够满足我们现在大部分的工作和生活需求(玩游戏、看视频)



除了速度之外,还有别的吗?


是有的。例如功耗覆盖、成本,还有连接数量


前三个都好理解,功耗影响待机时间,覆盖影响信号质量,成本影响使用费用。连接数量,就是终端数量,对人联网来说,就是手机数量。简单来说,就是每个小区可以容纳多少通信终端。


这几个指标,人联网和物联网的要求是完全不一样的。


有些指标,对人联网来说可以忍受,但对物联网来说,很可能是致命的。


例如功耗,你手机如果功耗较大,大不了充电频繁一点。但是,对于智能水表,如果功耗大,每天都去换电池,吃得消吗?一个月换一次,水厂和水厂工人都会崩溃吧?


NB-IoT物联网水表


物联网对功耗、覆盖、连接数量这几个指标,非常非常敏感。而对于速率,大部分物联网应用反而并不敏感。你想啊,抄个电表读数,上报个位置经纬度,能有几个字节?需要多大带宽?)


回到话题,WLAN物联网,主要就受限于覆盖范围和功耗上。


于是,LPWAN这个概念被提出来。



LPWAN,Low Power Wide Area Network,低功耗广域网。名字里就有它的两个最重要的特点:低功耗、广覆盖。


至于速度嘛,要求不高,够用就行。


相比其它网络类型(WLAN、2/3/4G),LPWAN的定位是完全不同的,如下图所示。


LPWAN强调的是覆盖,牺牲的是速率


也有一种叫法,把LPWAN叫做蜂窝物联网。这个名字也体现了它和2/3/4G这种蜂窝通信技术之间的共性,都是通过基站或类似设备提供信号的。


蜂窝通信网络


LPWAN物联网,也是包括很多技术标准。目前比较主流的有:NB-IoT、LoRa、Sigfox、eMTC。


嗯,没错,我们的NB-IoT,就是其中的一种。全名是Narrow Band IoT,也就是窄带物联网(带宽窄,速度慢)。



这些技术标准,都是由不同的厂家或者通信机构组织提出来。物联网的市场很大,所有人都想分一杯羹。


LPWAN整体上还处于混战状态


在不断的博弈和竞争过程中,NB-IoT脱颖而出,处于暂时领先的地位。


可以和NB-IoT势均力敌的,是eMTC,英文全称有点长,是enhanced machine type of communication,增强型机器类型通信。但是eMTC和NB-IoT的应用场景不同,eMTC适合对速度和带宽有要求的物联网应用。因为篇幅原因,先不深入介绍。


而LoRa和Sigfox的话,因为频谱的原因,所以竞争上比较吃亏:


LPWAN技术标准对比


频谱是什么?简单理解,就是高速公路上面的车道。有没有属于自己的合法车道,当然会影响前途命运。LoRa和Sigfox在国内没有自己的专用频段,先天不足。


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NB-IoT的发展



作为本文的主角,我们还是重点介绍一下NB-IoT。


NB-IoT目前在几大标准之中非常有竞争力,尤其是在我们国家,受到多方追捧。


它之所以这么火,有多方面的原因。


首先,它确实是一项非常NB的技术。



就我们刚才提及的通信网络的几项指标,NB-IoT除了速率之外,其它方面都表现优异。


功耗方面,NB-IoT牺牲了速率,却换回了更低的功耗。采用简化的协议,更适合的设计,大幅提升了终端的待机时间,部分NB终端,待机时间号称可以达到10年!


信号覆盖方面,NB-IoT有更好的覆盖能力(20dB增益),就算你的水表埋在井盖下面,也不影响信号收发。


连接数量方面,每小区可以支持5万个终端,相当彪悍了。即使这个小区挤了5万头猪,也能轻松监控每一头。


最最重要的,成本价格。你再牛,成本高的话,价格贵用不起,也是白搭。NB-IoT通信模块成本很低,每模组有希望压到5美元之内甚至更低,有利于大批量采购和使用。



总之,NB-IoT的特点就是:吃的少,用的少,能干活,不讲究......真是标准的劳模啊......



除了自身优点之外,NB-IoT的火爆,和它背后的靠山也有很大关系。


它的靠山,就是当今通信设备商里面的No.1 ——



华为这些年为了NB-IoT没少花功夫摇旗呐喊,一直都在积极布局,努力助推。


通过下图,可以看出华为在NB标准演进过程中发挥的作用。


拿手机的,请转一下手机。电脑看的,只能歪一下脖子啦。



除了华为之外,运营商们对NB-IoT也是非常青睐有加。


因为NB-IoT是运营商建网,不像LoRa这样的网络,是企业独立建网。想要使用NB-IoT的终端,必须使用运营商的NB-IoT网络。这种情况下,运营商当然积极推动NB-IoT。


更重要的一点,政府大力支持NB-IoT网络的发展,为此还专门下发过很多文件,指定划分专门的频谱,推动行业标准的规范化。


就连移动这样原本没有FDD-LTE牌照的运营商(NB-IoT只支持FDD-LTE),工信部都特批给了NB-IoT专用的FDD-LTE使用权。(由此可见,政府对NB-IoT是蛮“偏心”的。


华为+各大运营商+政府,这么强大的后台,NB-IoT想不红都难啊!



目前,国内三大运营商都推出了自己的NB-IoT商用网络,建立了大量的NB-IoT基站,也公布了资费标准和套餐。


不过,虽然NB-IoT势头很猛,但它想要一统天下还是不太可能。


因为应用场景的不同,所以物联网的技术需求还是会朝多元化方向发展。也就是说,未来的物联网,一定是多种技术标准共存,结合发挥作用,不可能是某一家完全垄断。

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