华为正在力挺的NB-IoT是什么鬼! - 全文
NB-IoT,Niubility Internet of Thing,即牛掰的物联网技术。
关于物联网,小编想从2款很有趣的应用说起。
这不是在播限制级。这是Nake Labs推出的3D健身镜,这款智能通过3D扫描全身来跟踪您的体型变化。
这款名为Naked(裸体)的智能健身镜通过对身体的扫描建立3D模型,记录体型变化,并向手机同步APP发送数据,分析您的健身效果。
还有亚马逊那个邪恶的“一键下单”按钮。..
这个东西叫Dash Button,就是一个可贴在家里的塑料按钮。比如在洗衣机上贴一个,发现洗衣液用完了,按下按钮就下单了,然后快递就嗖嗖来了。 剁手党直呼受不了。
以上2个物联网应用,都是采用的WiFi通信技术。
物联网的无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-power Wide-Area Network,低功耗广域网),即广域网通信技术。
LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。
万物互联是大趋势,是发展的必然,各种物联网技术也是梭镖林立。
面对各种兴起的物联网技术,3GPP主要有三种标准:LTE-M、EC-GSM和NB-IoT,分别基于LTE演进、GSM演进和Clean Slate技术。
●LTE-M
LTE-M,即LTE-Machine-to-Machine,是基于LTE演进的物联网技术,在R12中叫Low-Cost MTC,在R13中被称为LTE enhanced MTC (eMTC),旨在基于现有的LTE载波满足物联网设备需求。
知道LTE UE categories的朋友并不会陌生。为了适应物联网应用场景,3GPP在R11中定义了最低速率的UE设备为UE Cat-1,其上行速率为5Mbps,下行速率为10Mbps。为了进一步适应于物联网传感器的低功耗和低速率需求,到了R12,3GPP又定义了更低成本、更低功耗的Cat-0,其上下行速率为1Mbps。
●EC-GSM
EC-GSM,即扩展覆盖GSM技术(Extended Coverage-GSM)。
各种LPWA技术的兴起,传统GPRS应用于物联网的劣势凸显。2014年3月,3GPP GERAN #62会议“Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things”研究项目提出,将窄带(200 kHz)物联网技术迁移到GSM上,寻求比传统GPRS高20dB的更广的覆盖范围,并提出了5大目标:提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延。2015年,TSG GERAN #67会议报告表示,EC-GSM已满足5大目标。
GERAN(GSM EDGE Radio Access Network)是GSM/EDGE 无线通信网络(Radio Access Network)的缩写。GERAN由3GPP主导,主要制定GSM标准。由于早期的蜂窝物联网技术是基于GSM的,所以一些物联网立项都是GERAN进行的。
随着技术的发展,蜂窝物联网通信需要进行重新定义,我们形象的叫做“clean-slate”方案,类似于“打扫干净屋子再请客”的说法,这就出现了NB-IoT。由于NB-IoT技术并不基于GSM,是一种clean-slate方案,所以,蜂窝物联网的工作内容转移至RAN组。GERAN将继续研究EC-GSM,直到R13 NB-IoT标准冻结。
●NB-IoT
2015年8月,3GPP RAN开始立项研究窄带无线接入全新的空口技术,称为Clean Slate CIoT,这一Clean Slate方案覆盖了NB-CIoT。
NB-CIoT是由华为、高通和Neul联合提出,NB-LTE是由爱立信、诺基亚等厂家提出。
NB-CIoT提出了全新的空口技术,相对来说在现有LTE网络上改动较大,但NB-CIoT是提出的6大Clean Slate技术中,唯一一个满足在TSG GERAN #67会议中提出的5大目标(提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延)的蜂窝物联网技术,特别是NB-CIoT的通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。
NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容,其主要优势在于容易部署。
最终,在2015年9月的RAN #69会议上经过激烈撕逼后协商统一,NB-IoT可认为是NB-CIoT和NB-LTE的融合。
这里引用一段3GPP RAN会议报告关于蜂窝物联网技术的描述:
物联网(Internet of Thing, IoT)是未来重要技术,3GPP在R12/R13虽然也有MTC(Machine Type Communication)相关技术,但其基本做法是在既有LTE技术与架构上进行优化,并非针对物联网特性进行全新的设计。 相对于MTC技术优化的做法,蜂窝物联网(Cellular Internet of Thing, CIoT)技术项目建议针对物联网特性全新设计,不一定要相容于既有的LTE技术框架。
为了简单了解物联网标准推进过程,我们举例摘要一下华为的2个提案:
●RP-150709 : “Views on specification for a Cellular IoT system in RAN” , Huawei
Huawei认为,如上图所示,既有的移动通信技术如LTE较适用于如智慧城市等需要高速率的应用;一些低速的技术如WiFi等可应用于智慧家庭等;针对其它需要极低速、极低成本、 低功率的应用,如智能读表(Metering)、传感器追踪(Sensor Tracking) 等,这是CIoT技术特别适用的场景,终端数量上也是最多的。
目前推动CIoT有两大方向: 一个是基于GSM系统持续改进的技术,另一个就是建议全新的(Clean Slate)CIoT 技术设计。
Huawei建议RAN1~RAN4 工作小组都应将CIoT 全新技术纳入工作项目,并尽快将其列为R13工作项目。
●RP-151359 : “NB-CIoT – Deployment Scenarios” , Huawei
这是华为提出的NB-CIoT的三个应用场景:
上图中,左图是CIoT利用GSM载波的来部署,将原本提供GSM服务的部分载波移至给CIoT使用;
中间图的部署方式是CIoT与既有网络系统独立部署,各自使用独立的频谱,彼此不会互相干扰,是最简单的部署方式,但CIoT需要一段自己的频谱;
右图是将CIoT与既有的 LTE系统共存,利用LTE频谱边缘信号强度较弱的部分部署CIoT,优点是CIoT不需要一段自己的频谱,缺点是可能发生与LTE系统干扰问题,但是,若CIoT与LTE最旁边的子载波距离200KHz以上的话,CIoT与LTE的共存干扰可被有效控制。
关于NB-CIoT和NB-LTE的区别,上几张图,有兴趣的可以看看。..
物联网技术这么多,撕逼当然很惨烈,除了NB-CIoT和NB-LTE之撕,还有NB-IoT和LTE-M之撕,当然还有3GPP下的蜂窝物联网技术与其它LPWA技术之撕…
有人说,NB-IoT标准的出现,将撕碎Sigfox和LoRa等技术,因为支持NB-IoT的运营商要比使用Sigfox和LoRa技术的运营商拥有更大的客户群规模。
Sigfox和LoRa等技术的粉丝们表示不以为然,他们认为,NB-IoT还未商用部署,未来好几年时间内技术成本仍会居高不下。这确实是个问题,我家电冰箱才花了699元,如果装一个20美元的通信模块,成了物联网智能冰箱,价格一下涨到730元,我一定不买了,别问我为什么?穷!
不过,据说通信模块可以降到5美元以下的,我们还是应该期待的。而且,不仅是智能家居(让WiFi去玩吧),物联网的应用场景相当广泛,比如,智能泊车、自行车联网防盗、车联网、智慧城市、智慧建筑、环境监控…