NB-IoT助力智能世界互联

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：我们在NB-IoT出来之前用蜂窝物联网连接，解决万物互联，可能很多会用GPRS，现在这个NB-IoT对GPRS全面替代。为什么NB-IoT技术在未来5G时代到来之后，是一个最佳的解决万物互联的技术？国务院也在发文，要求把NB-IoT作为一个物联网基础设施来建设。经过前面的这些，包括国家有关部门、运营商大力的推动和发展，NB-IoT技术目前到了2018年这个阶段。NB-IoT技术在2016年10月份，我们

华为技术有限公司芯片产业发展部总监　邵海刚

NB-IoT准确地讲是一个通信技术。人类发展史始终和通信相关，从最早的烽火台到飞鸽传书，以及到后来的电报、现在人手一部的手机，所有技术解决的都是人和人之间通信问题。现在我们社会一直向前发展，即将步入5G时代，通信往哪一个方向走呢？5G要解决的问题主要有三个方面，首先是速度越来越快，未来到10G、20G这样的速度，这样的速度主要是满足人和人之间的沟通，也是我们十九大提出的，满足人类对美好生活的向往。那么下面还有两个，uRLLC将满足低时延应用需求，最低通信时延可达1ms。大家都知道未来的自动驾驶，这是5G要解决的问题。5G除了解决上面两个问题，还有一个最大的问题，万物互联，这就是mMTC将要解决的。5G来了以后，通信发展不只是满足人与人之间的通信，今后的世界万物可能都要连在一起，这就是mMTC。

万物互联是所有物体都要连接，它所使用的技术非常之多，根据分析，一种应用是要求速率非常高的，比如摄像头、道路监控；第二个是中速率应用，比如可穿戴设备等。最广泛应用是最底层的，70%的大连接应用将是这一部分，这个部分典型的特点就是速度要求不是很高，但是连接的数量特别大，像我们现有的2G、3G、4G，一个基站所挂的终端数量有限，只有一两千，如果这个地方人很多，比如开招聘会，马上就会有运营商移动基站车提供服务，因为现有基站无法满足大规模人流聚集。NBIoT技术的一个小区，至少可达五万以上连接，这就能够满足大连接的需求。

NB-IoT的典型应用，比如每家都会用到的各种水电抄表，这些应用要求覆盖要广，并且功耗要求低，一般是电池供电，不需要连有线，这就是低功耗广域网，未来这种应用在万物互联中的占比约70%。部分LPWA技术，Sigfo、LoRa、Zigbee等，还有NB-IoT，前面这三个技术是属于一种非授权的频段技术。我们在NB-IoT出来之前用蜂窝物联网连接，解决万物互联，可能很多会用GPRS，现在这个NB-IoT对GPRS全面替代。GPRS是在2G之初为了发展数据业务，也是为了人与人之间的通信，它本身设计不是物与物通信。为什么NB-IoT技术在未来5G时代到来之后，是一个最佳的解决万物互联的技术？这由这几个典型的特点决定，这主要是同GPRS技术的对比，NB-IoT对GPRS来讲，应该来说是一个全面替代。家里面常见水表，如果用GPRS模块做远程水表，它的寿命，如果每个月报一次，在常开情况下，顶多用半年。同样5000毫安时，如果是NB-IoT这种技术，一天报一次数，每小时统计一次可以用十年。

第二个明显的特点，高增益，水表通常是藏在墙里面或者地下室，一般情况是在下地下室，如果不做专门的网络覆盖，我们到地下室就没有GPRS信号。NB-IoT设计之初，已经做了技术上的优化提升，它通俗来讲比GPRS会多穿一堵墙。假如地面上GPRS有信号，地下室没有，而NB-IoT则还会有信号，这是它在增益上做了一种优化。

另外一个是同非授权频谱技术的对比，非授权频谱技术频段是指不需要官方授权，所有人都可以用，它就不可避免地带来一个干扰问题，无法避免。就像我们常用的WIFI，WIFI所用的频段，所有的WIFI都可以用，我们可以看到，当一个手机到一个地方，WIFI信号搜出来的网络特别多的情况下，这个时候无论信号多满，传输速率一定很低，因为受到的干扰太多。NB-IoT技术采用的是授权频段，运营商网络，某一个特定的频段，只能某个运营商用，其他家不能用，包括三大运营商，分别有不同的频段。另外还有运营商级别的可靠性和安全性。

NB-IoT这个技术是全球漫游，也就是说一个产品开发出来之后，面向全球，这个东西到哪一个国家都可以用。NB-IoT产业，后面可以看到，在中国蓬勃发展起来之后，华为公司今年的主要任务，就是在全球各地和运营商，和当地产业合作，把当地的NB-IoT应用做起来，国内很多企业跟着华为公司已经走向了海外，包括东南亚、欧洲和日本等东亚之类的，这个是全球漫游的特点。不像3G有好几种技术支持，每一个国家支持不一样，用起来就比较麻烦，这个问题对于NB-IoT来说就不存在了。

刚才讲了一些NB-IoT技术本身的特点，为什么国家大力推这个NB-IoT？在2016年6月份的时候NBIoT标准刚刚冻结，所谓的冻结就是技术fix了，各个厂家可以依照这个标准，制定开发产品，NB-IoT技术是国际标准。在通信产业，中国企业在产业竞争上已经进入标准竞争，3GPP组织早在2014年进行了一个物联网技术的规划，当时是叫M2M，就是物与物连接。这个技术是不能打电话，设计目标就是物与物连接。2014年，华为和沃达丰提出来一种技术方案，爱立信和高通也分别各自提出一种技术方案，三种技术在国际标准上PK，最终只选一种。最后的结果是，最先是高通和华为方案进行了融合，两个月之后爱立信也和华为方案进行了融合，这就是目前大家所看到的NB-IoT技术。5G刚才讲了三个定义场景，其中大连接场景和NB-IoT的关系，在今年标准全会上已经明确规定，5G时代里面大连接，其技术就是用NB-IoT和eMTC，不会发展新的技术，所以NB-IoT技术本身是面向未来的一个技术。

那么基于前面所讲的NB-IoT技术的一些背景，我们也可以看到2017年的时候，为了大力发展NBIoT产业，国家包括工信部、国务院先后出台很多文件，鼓励发展NB-IoT。尤其是工信部在六月份发文要求运营进行网络建设，那么在2017年6月份，工信部发文要求运营商在2017年建40万个基站，在2020年建150万个基站，要求全国覆盖。国务院也在发文，要求把NB-IoT作为一个物联网基础设施来建设。经过前面的这些，包括国家有关部门、运营商大力的推动和发展，NB-IoT技术目前到了2018年这个阶段。著名的Gartner新技术发展路线，任何一个新技术基本上都符合这样的规律，最开始很狂热，大家小规模应用之后慢慢暴露出很多问题。这些问题能不能解决，决定了它处在什么阶段，是不是能继续发展。NB-IoT技术在2016年10月份，我们就率先启动了在全球范围内试点，到现在接近两年的时间，NB芯片出了两代，在这个过程当中确实发现了很多问题。一个芯片以及技术的成熟，中间必须解决应用中很多问题，那么下面我们可以看到，在过去将近两年里，和全球基本上超过一千多个行业合作伙伴进行了NB-IoT试点，大部分的问题已经暴露出来并且解决，现阶段可以看到逐步的海量NB-IoT的应用，已经启动了。再看芯片产业，芯片原来的时候只有华为海思提供芯片，现在可以看到，芯片厂家已经有一二十家，包括高通等诸多厂家都在做NB-IoT芯片，芯片投资的繁荣预示着这个产业基本上步入了快速发展阶段。(www.chuimin.cn)

2017年的时候，全球所部署的NB-IoT网络，2017年的时候大概有30家网络已经部署了，蓝色部分是2018年全球将部署超过100张网络，基本上全球大部分国家都已经进行了NB-IoT网络建设。运营商网络部署，NB-IoT这个技术的应用才能蓬勃发展，这是一个根本性条件。在中国也是，三大运营商现在都在非常积极地进行部署网络、优化网络，保证应用。

积极的地方有很多，很多应用都已经在做。粉红色区域是宣布商用了，灰色区域其实网络已经有了，只是还没有开通。在过去两年NB-IoT产业发展覆盖了各行各业，我们也和超过一千个合作伙伴进行了合作。华为在其中所承担的角色，只做通信有关的东西，连通信模组都不让做。这个可以讲一个故事，华为有所为，有所不为，通信模组这个价值其实比芯片大，在我们有些产品上也看到了，外部全球各地合作伙伴运营商都向华为采购模组，但是这个模组也是属于通信。华为其实是可以做的，华为一旦做模组，可能很多之前投资的模组商，都对他们有影响。但是为了保障合作伙伴的权益，所以公司高层规定华为不允许做模组。那么这就是一个物联网生态，一个产业需要大家共同参与，而不是华为全部都做了。行业里面的东西华为绝对不做的，之前在有些行业，尤其像照明行业，我们之前接触得比较多，我开会的时候，他们也怀疑是不是华为要做照明了，这是根本不可能的，行业里面的东西我们绝对不做，这点做一个说明。

这里做了一个应用分类，覆盖的是行业和交通有关的，比如电动车、单车，还有一些路灯、环卫，后面有一些典型的案例应用特点的介绍。大家可以看一下，这是电动自行车在NB-IoT上的应用，郑州市公安局今年在推这个电动自行车监控，道路里面的交通事故，电动自行车参与率特别高，超过40%，一旦出事涉及人身安全，这个是后方存量市场，已经出去有300万辆，那么这块全部商业模式是政府出资的，不用老百姓掏钱。用NB-IoT监控起来，可以实现闯红灯，包括丢失、超速等一系列有关电动车管理问题都得到解决。这个应用在全国好几个地方都已经在用了，只是郑州这块用得规模比较大，因为NB-IoT无处不在，无论你藏在哪一个地方都可以找到。4月底的时候，电动自行车有一个技术的最终比拼测试，三大运营商参与的，本身只是测闯红灯，最后公安局专门附加了一个案例，不通知厂家，把电动车藏到三层地下室，要求在两个小时之内找到。最后电信花了半个小时就找到了，所以这个应用还是比较有前途的。

另外一个就是城市井盖管理，包括偷盗、液位，这些管理对城市安全也是很有帮助。前两年看到一个城市一旦下雨就变成海，通过这个可以提前预警，预报由中雨、大雨、暴雨的时候，可以根据观察液位，可以提前预知，提前疏通，这也是跟城市安全有关。

还有路灯应用，可以实现路灯部署的远程控制。它的主要特点就是部署起来非常方便，在上海，我跟上海路灯处有一个沟通，上海路灯的管理，路灯处只有管理职能，没有建设职能，当建设方交出的技术五花八门的时候，他管理起来就很费劲，投入也比较大。用NB-IoT技术，网络部分不用担心，路灯随便部署，一打开就可以直接接入平台，并且路灯没有灯了、灯泡坏了、电缆被偷了，第一时间都可以感知到。

还有一个是水表，大家所知道的，就是一个个抄表，实际上可以实现整个城市管网监测，一个城市的漏水率可能很多超过40%，它可以实现管网监测之后，对漏水端到端节点，对节水帮助非常之大。

在烟雾报警器方面的应用，也就是现在很多建筑里面烟雾报警器都是独立的，用这个可以实现无线端点直接上网。还有消防栓一些设施，消防器材维护都可以用NB-IoT实现。

现在出了一个最新的运用，这是赛康交安和武汉市公安局联合开拓的一个新应用，这可以说是NB-IoT在全球范围内的首个道路交通安全设施系统应用。我们在过去做了两年，也没发现在交通安全设施管理上可以应用NB-IoT，交通安全设施上的应用已经在武汉做了试点，包括标志牌资产管理，包括未来和高德等地图厂家合作，对道路信息的实时上传，包括施工占道等，这些对于道路使用者是非常有意义的。这是一个全新的领域，这个也表明未来NB-IoT技术产业的应用是各行各业，大家共同开拓，共同发掘，其价值也是大家共享。

NB-IoT助力智能世界互联

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