特約撰稿人│楊?yuàn)?陳鵬 韓斌
NB-IoT:核心標(biāo)準(zhǔn)完成在即,商用還遠(yuǎn)嗎?
特約撰稿人│楊?yuàn)?陳鵬 韓斌
3GPP功能從標(biāo)準(zhǔn)完成到真正商用,大多有一年到幾年的時(shí)間窗。而對(duì)于NB-IoT,一些設(shè)備和芯片/終端廠商宣稱(chēng),在2016年下半年就有商用設(shè)備;多家運(yùn)營(yíng)商也發(fā)布了面向智能停車(chē)、智能抄表等業(yè)務(wù)的試商用系統(tǒng),或已明確了商用系統(tǒng)的部署計(jì)劃。
NB-IoT (Narrow Band - Internet of Things,窄帶物聯(lián)網(wǎng)) 的工作立項(xiàng)自2015年9月啟動(dòng)以來(lái),受到了產(chǎn)業(yè)界的高度關(guān)注,預(yù)計(jì)核心標(biāo)準(zhǔn) (Core part) 于今年6月完成。目前,RAN1的物理層功能已基本成形。
那么,這個(gè)熱門(mén)標(biāo)準(zhǔn)的前世今生、技術(shù)特征和未來(lái)商用前景,是怎樣的呢?
NB-IoT概念中的IoT (Internet of Things) 指物聯(lián)網(wǎng)。近年來(lái),蜂窩系統(tǒng)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)不僅有移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng),還包括實(shí)現(xiàn)萬(wàn)物互聯(lián)的物聯(lián)網(wǎng)。
移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)要求高的數(shù)據(jù)速率和網(wǎng)絡(luò)容量;而物聯(lián)網(wǎng)看重的是低功耗、低成本、深覆蓋、高連接密度等;因此二者的系統(tǒng)和終端設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并不相同。
NB (Narrow Band,窄帶),可用于區(qū)別NB-IoT與3GPP RAN定義的其他物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。由下表可以看到,NB-IoT的終端帶寬最低,為0.18MHz。如表1所示。
表1 峰值數(shù)據(jù)傳輸速率是指Cat-0和Cat-M1的全雙工運(yùn)行(圖片來(lái)源:微信公眾號(hào)“愛(ài)立信中國(guó)”)
要知道,低帶寬意味著很多事情。
1.低成本:降低射頻收發(fā)機(jī)、功放、元器件成本以及基帶運(yùn)算和存儲(chǔ)成本;
2.低速率:NB-IoT提供的是低速小數(shù)據(jù)包業(yè)務(wù);
3.深覆蓋:終端發(fā)射功率不變時(shí),低帶寬可提升功率譜密度;
4.靈活的頻譜利用:0.18MHz可以來(lái)自LTE的一個(gè)資源塊RB、GSM的一個(gè)載波、WCDMA/CMDA2000/LTE邊緣的空閑帶寬或保護(hù)帶等。
圖1 NB-IoT前期的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)研究立項(xiàng)(圖片來(lái)源:微信公眾號(hào)“S2微沙龍”)
NB-IoT前期的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)研究立項(xiàng)(SI)是在GERAN進(jìn)行的。GERAN主要制定GSM標(biāo)準(zhǔn),后因進(jìn)入NB-IoT工作立項(xiàng)(WI)的候選技術(shù)并不基于GSM、而是一項(xiàng)clean-state技術(shù),因此將WI移至RAN開(kāi)展。立項(xiàng)過(guò)程如圖1所示。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)SI階段對(duì)7項(xiàng)候選技術(shù)進(jìn)行了研究評(píng)估;后續(xù)WI標(biāo)準(zhǔn)制定主要基于NB-CIoT和NB-LTE兩項(xiàng)技術(shù)。其中,華為、沃達(dá)豐、高通等支持NB-CIoT,愛(ài)立信、諾基亞、中興、三星、英特爾、MTK等支持NB-LTE。
所以,NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)可認(rèn)為是NBCIoT和NB-LTE的融合,二者的融合使NB-IoT成為平衡各方利益的相對(duì)開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)、也適用于更廣泛的部署場(chǎng)景;另一方面,融合的過(guò)程往往也不易,3GPP RAN5主席就用“organised chaos”兩個(gè)詞來(lái)形容NB-IoT融合的討論現(xiàn)場(chǎng)(圖2)。
圖2 NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)曾經(jīng)過(guò)熱烈討論(圖片來(lái)源:微信公眾號(hào)“S2微沙龍”)
圖3 NB-IoT的部署方式(圖片來(lái)源:微信公眾號(hào)“S2微沙龍”)
NB-IoT支持圖3所示的3種部署模式。
模式2和3可基于現(xiàn)有LTE網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行軟/硬件升級(jí)。
模式1中,NB-IoT的系統(tǒng)帶寬為200kHz?;谀壳皹I(yè)界討論的結(jié)果是:GSM與NB-IoT鄰頻部署需100kHz保護(hù)帶,WCMDA/LTE與NB-IoT之間無(wú)需額外的保護(hù)帶。
對(duì)于模式3的系統(tǒng)設(shè)計(jì),需注意不能影響既有LTE的公共信道,包括下行同步/廣播信道和小區(qū)公共導(dǎo)頻等。
3種模式下均可部署多個(gè)NB-IoT載波。
根據(jù)今年4月RAN1會(huì)議的最新進(jìn)展, NB-IoT物理層的主要技術(shù)總結(jié)如表2。對(duì)于高層協(xié)議,其設(shè)計(jì)主要基于LTE-Advanced版本13。
表2 NB-IoT技術(shù)特征(來(lái)源:微信公眾號(hào)“S2微沙龍”)
在授權(quán)和非授權(quán)頻譜,各標(biāo)準(zhǔn)組織和聯(lián)盟已定義多項(xiàng)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。3GPP也有LTE-MTC、NB-IoT、ECGSM-IoT等系列的標(biāo)準(zhǔn)和不同的終端等級(jí)。
NB-IoT的定位為運(yùn)營(yíng)商級(jí)、基于授權(quán)頻譜的低端物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng),其終端芯片成本預(yù)計(jì)在5美元以下。
3GPP功能從標(biāo)準(zhǔn)完成到真正商用,大多有一年到幾年的時(shí)間窗。而對(duì)于NB-IoT,一些設(shè)備和芯片/終端廠商宣稱(chēng),在2016年下半年就有商用設(shè)備;多家運(yùn)營(yíng)商也發(fā)布了面向智能停車(chē)、智能抄表等業(yè)務(wù)的試商用系統(tǒng),或已明確了商用系統(tǒng)的部署計(jì)劃。
看起來(lái),NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)完成在即,真正的商用也不遠(yuǎn)了。
【作者楊?yuàn)?、陳鵬、韓斌,本刊特約撰稿人及微信公眾號(hào)“S2微沙龍”特約作者,均長(zhǎng)期從事移動(dòng)通信關(guān)鍵技術(shù)評(píng)估與3GPP標(biāo)準(zhǔn)化工作?!?/p>
編輯|魯義軒 luyixuan@bjxintong.com.cn