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NB-IoT晋级5G:既是现实考虑也是规模优势

【字体: 2020年07月30日 16:03 来源:人民邮电报 作者:徐勇

7月9日,国际电信联盟(ITU)召开的ITU- R WP 5D#35e远程会议宣布:3GPP 5G技术(含NB- IoT)满足IMT2020 5G技术标准的各项指标要求,正式被接受为ITU IMT2020 5G技术标准。这也意味着,由中国产业力量主导的NBIoT技术,不仅在实践中获得了全球产业链的广泛认可与支持,而且正式纳入全球5G标准。

2015年,ITU正式发布了5G的愿景需求,明确了5G必须支持增强移动通信(eMBB)、低时延高可靠(uRLLC)和海量物联网连接(mMTC)三大场景,3GPP的标准专家随后展开了5G技术标准化研究,来满足ITU对下一代移动通信网络提出的需求。2019年3月,R15标准冻结,全面支持eMBB场景;不久前,3GPP宣布5G R16标准冻结,其中核心亮点为uRLLC的增强功能;如今,NB-IoT正式纳入5G标准,成为mMTC场景核心技术。至此,5G三大场景核心支持标准已准备就绪,为5G加速商用奠定基础。

那么,NB-IoT为什么能成功晋级5G标准呢?

首先是现实考虑

5G技术的应用场景是方方面面的,按照不同的技术特点,可以分为以下几种。

eMBB(增强移动宽带):峰值速率达10Gbps,适用于超高清视频、云端交互、VR等领域。

uRLLC(超低时延高可靠通信):空口时延1ms,适用于工业制造、智能电网、辅助/自动驾驶。

mMTC(海量机器通信):连接密度100万设备/平方公里,适用于数字天空、智慧家庭/建筑、智慧城市等,其更多是针对物联网的应用场景。

“最初ITU对mMTC的要求是每平方公里要做到100万的连接,而NB-IoT其实是LTE的一个精简版,它的容量可能只能做到每平方公里大概在数千级的终端连接。从要求上来讲,NB-IoT其实还达不到ITU对未来的要求,但在实践中发现,物联网的发展可能并没有我们所预期的那样迅猛,每平方公里需要几十万甚至上百万的连接,所以ITU或许意识到我们应该理性一点,从NB-IoT或从eMTC起步开始做mMTC的演进。这样的话,连接数现在做几千,然后做到几万、十几万,慢慢地都是可以接受的,不需要现在就进行非常大的一个投资,就好像改造5G空口一样去改造现有的网络。同样,我们对eMBB 需求的强烈程度,目前看来似乎远远高于对mMTC的需求。因此,这也从另一个侧面推动了NBIoT成为5G标准。”业内人士分析认为。

NB-IoT正式成为5G标准之后,行业所有基于NB-IoT的设备服务都将迎来一个春天,不用再等待5G常规设备的加持,只需搭载使用NB-IoT就能实现5G互联,大大降低设备生产以及服务成本。今后的5G产品市场也将迎来翻天覆地的变化,进入市场的产品不仅会进行轻量化的升级,在数量规模上也将有极大提升。

规模化优势不可忽略

近两年来,NB-IoT行业发展态势迅猛。全球投资NB-IoT网络的运营商已超过153家,覆盖国家和地区超71个,而实际部署NB-IoT网络的运营商达101家。2019年11月,全球连接数接近7000万,2020年1月全球NB-IoT连接数突破1亿,其中国内用户占绝大多数。截至2月底,国内三大运营商NB-IoT连接数突破1亿,国内物联网产业迎来里程碑。从运营商分布来看,中国电信、中国移动的NBIoT连接数均超过4000万,中国联通也突破了1000万的量级。

国内网络建设方面,中国电信在2017年率先打造并运营了全球最大的NB-IoT网络。此后中国移动和中国联通纷纷跟进。截至2019年底,NB- IoT基站数已超过70万个,基本实现大部分重要场景的覆盖。目前中国移动实现全国346个城市NB-IoT的主要覆盖(实现乡镇以上主干道覆盖),中国电信NB- IoT的整体覆盖率达到97.84%的水平,中国联通也已建成8个核心城市节点的NBIoT网络。根据工信部发布的《全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,计划到2020年,NB-IoT基站规模达到150万个。

目前,全球的IoT发展已经超出了想象,其迅猛的增长速度在短短几年内达到数亿的连接,而IoT所带来的智慧场景也将成为5G时代最为核心的应用。未来随着5G连接数的不断增加,NB-IoT规模也将再次获得突飞猛进的提升。

应用场景日渐丰富

市场普遍认为,NB-IoT具有广覆盖、大连接、低功耗的特点,对于2G抄表市场可以完美替换。当前2G物联网的语音穿戴应用由于NB-IoT不支持语音传输无法实现,其余大部分2G应用场景NB-IoT可以实现较完美的替代。速率方面,2G的理论网速在150kbps,折合下载速度为15kbps~20kbps,R14版本的NB-IoT的上行和下行速率分别达到150kbps和100kbps。时延方面,在车载追踪场景中,NB-IoT的平均时延只有2G产品的22%~39%。另外,预计今年推出的R16和R17版本进一步提升NB-IoT的性能,包括移动性优化、时延降低等。

今年5月7日,工信部印发了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,总体目标方面,要求准确把握全球移动物联网技术标准和产业格局的演进趋势,推动2G/3G物联网业务迁移转网,建立NB-IoT(窄带物联网)、4G(含LTE-Cat1)和5G协同发展的移动物联网综合生态体系,在深化4G网络覆盖、加快5G网络建设的基础上,以NBIoT满足大部分低速率场景需求,以LTE-Cat1满足中等速率物联需求和话音需求,以5G技术满足更高速率、低时延联网需求。到2020年底,NB-IoT网络力争实现县级以上城市主城区普遍覆盖,重点区域深度覆盖;移动物联网连接数达到12亿;推动NB- IoT模组价格与2G模组趋同,引导新增物联网终端向NB-IoT和Cat1迁移;打造一批NB-IoT应用标杆工程和NB-IoT百万级连接规模应用场景。

从目前应用来看,NB-IoT低功耗、超强覆盖和超大连接的优势,可切实解决抄表难、收费难和管理难等痛点,智能水表和燃气表成为率先爆发的应用场景,是NB-IoT目前出货量最大的市场,均已迈入千万级。基于NB-IoT表计占比仍然较低,叠加表计存在定期更替的需求,NB-IoT表计业务未来成长空间巨大。预测2020年移动智能表计新增连接数达1500万个。另外,NB在智慧电动车和智慧消防领域的应用也初步形成规模。NB-IoT技术可切实解决行业内存在的痛点,打通信息通道。同时前期存在的网络覆盖深度不够、模组价格太高等问题也将随着时间的推移逐步得以缓解,NB-IoT将在更多行业和场景中创造更大的价值。

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