關於蜂窩物聯技術 NBIoT 的一些觀點

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背景SigFox 開始於2009，這項技術對長期作為標準行動電話互動標準的3GPP造成了有力衝擊。SigFox 解決了終端裝置互聯情境下的多個痛點：1 過於複雜；2 昂貴的裝置；3 耗電不持久；4 傳輸距離短SigFox在物聯平台上已經成功了很長時間，然而擁有巨資產值的電訊廠商並不怎麼關心這一塊。2014年，中國移動通訊技術領跑者華為收購了英國Neul公司，後者在長距離無線傳輸技術有了一定研究和突破。目前華為與愛立信開始推動窄帶物聯網的技術標準，這個就是NB-IOT，也稱為LTE-M2(相對於LTE-M1)。 基於蜂窩物聯網情境，目前的陣營可分為NB-IOT和LTE-M1 定義LTE-M1 是 3GPP 對 IOT 領域及低功耗廣義網(LPWAN)熱度持續高漲的響應。這是一個富有競爭力的方案，除了能在當前的移動網路中部署之外，其還具備低能耗的優勢，而這點離不開 LTE-M1 引入的兩個低能耗子方案：LTE-EDRX(discontinuous reception) 和 LTE-PSM LTE-M2 也稱 NB-IOT，是3GPP的另一個選擇，但它並不工作於LTE架構中，而是基於DSSS 展頻技術(一種高度抗幹擾、防竊聽的方案) 。許多通訊巨頭企業像華為、愛立信、高通和沃達豐，已經開始共同推動這項標準。 NB-IoT可存在於以下三種頻段中：1 獨立頻段；2 使用GSM未採用的200-KhZ頻段3 在LTE基站上或LTE的防護頻段上為NB-IOT電訊廠商分配資源；以上區別會決定技術細節的不同，同時也會極大影響行動電信業者的選擇。 在美國電訊廠商中，Verizon和AT&T 會更傾向於使用LTE-M1，因為目前已經投入了大量的資金在LTE網路基礎建設上；對於已存在大量 GSM 網路基建 和較少 LTE 網路的地區會更加傾向於採用NB-IoT，像美國的 T-Mobile和Sprint 會更願意在已有的GSM 網路上部署NB-IoT。 優勢NBIoT 的優勢1 運行時低能耗幾乎所有IoT技術在它們不工作的時候都極度省電；當modem啟動之後需要進行訊號處理時才需要使用少量電量。需要注意的是並非所有LTE-M1 晶片集都有著相同的低能耗特性，如 Sequans monarch(一款專用於LTE-M1的晶片)。相比較而言，NBIOT不需要運行於Linux或是處理那麼多的訊號指令，這點使其更加省電。 2 NB-IoT 組件的成本更低支援NB-IoT的晶片會更加便宜，原因在於製造工藝更加簡單了。一個200kHz 的 NBIOT 前端處理器和數字轉換器要比 1.4MHz的LTE 資源模組簡單許多。同時LTE需要處理OFDM，這也比NB-IOT的簡單波形處理需要更多的能耗。由於更多的晶片廠商傾向於同時支援兩者，在將來應該能實現平滑過渡。 3 NBIOT 能實現更加廣泛的部署因為頻率越低，串連品質越好。但目前已經聽到不少說法指LTE-M1通過repetitive pages技術最佳化了流程，這點可能也會降低NBIOT的優勢 LTE-M1 的優勢擁有更高的資料轉送率，這也將決定它可以實現更多的解決方案；低功耗，LTE-M1 也支援 LTE EDRX 和 PSM 特性；LTE-M1 在部署方面的障礙較低。Verizon 在全US 有一個獨立的LTE頻段，這已經為LTE-M1解決方案掃除了許多障礙，只需要簡單的天線配置和前端模組部署。 對比分析 一、NBIoT的部署可能會成為瓶頸，由於NB-IoT並非LTE的一部分，因此需要使用不同的軟體並使其在旁路頻帶中運行，這會增加電訊廠商的成本；另一種選擇是部署於即將淘汰的GSM頻段。目前大部分支援LTE的電訊廠商並不打算縮減分配給LTE手機的資源模組，原因很簡單，LTE手機的資本市場前景是廣闊的。因此NB-Iot的部署問題目前仍然是最大的阻礙。前端模組(類比訊號數字轉換器)的複雜度可能比想象中更高，NBIoT 若採用GSM 200KhZ的頻段進行部署，由於該頻段並沒有被廣泛使用，這意味著modem前端和天線會變得比想象中複雜，存在一定風險。NBIoT的應用會存在license授權問題，目前像愛立信和華為很可能會對此授權收費。 二、LTE-M1方面license 許可證成本來自 InterDigitals 、高通，購買IP license即可；功耗問題仍懸而未決，目前EDRX/PSM 並未真正部署，它們的效能提升僅僅停留在理論階段。在真實情境中，網路條件不一定能完美適配，包括電訊廠商的特性要求也可能帶來能耗問題。 部署及應用前景LTE-M1將會應用在大量新情境中，從智能水表到農業監控科技等等。LTE-M1的獨特性在於，它既能適應對能耗要求極其高的情境，如一天僅傳輸10byte資料，也可以支援高速資料轉送，如1M/s；該方案的應用情境是非常廣闊的。 NB-IoT目前大多數人的疑問是：是否存在LTE-M1 無法勝任而必須使用NB-IoT的情境呢？其實 兩者在主要的市場領域中表現應該是差不多的，但不排除存在一些情境差異，而這些很可能是 SigFox 未充分覆蓋到的情境。NBIoT打的是 頻段利用的旗號，目前剩下的200Khz GSM頻段未使用，支援者也希望NBIoT利用該頻段進行部署。從市場策略上講，NB-IoT是通訊巨頭市場競爭的一個手段。華為、愛立信並未在LTE IP 專利開發方面奪得先機，目前為了在LPWAN 遊戲中贏得更多話語權必定投入大量人力物力。 觀點NBIoT 始終會是電訊廠商、通訊行業巨頭的玩物，對於廣大開發人員和中小企業來說，關心的不外乎以下幾點：1 效能指標；關乎功耗、傳輸速率、品質及穩定性2 成本低廉；關乎晶片成本；方案成本3 統一標準；易於開發升級 而目前多數晶片開發還停留在原型階段，大量投入使用還需要觀望時日。從以往的經驗來說，分成不同的技術陣營是好事，一個是競爭會推進技術升級，而成本方面也會降低。而關鍵的一點，只要不是百花齊放就好！

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