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5G加持下 窄带物联网的路越走越宽

    有人说,互联网的下半场是物联网时代。这话未必是虚言。

    近日,在工信部的指导下,三大电信运营商与华为等企业以线上直播的方式,联袂举办了5G NB-IoT“亿”征程产业峰会。会上,工信部信息通信发展司副司长刘郁林表示,国家对新基建的重视,为5G、物联网等新兴产业带来重大发展机遇。要加快形成以NB-IoT、4G、5G等技术梯次承接各类物联网连接的发展格局。

商业前景广阔的物联网分支技术

    5G的概念早已深入人心,而NB-IoT究竟是什么,可能有的人还不太清楚。

NB-IoT是窄带物联网的英文缩写。所谓窄带物联网是指基于蜂窝网络构建,仅消耗180千赫兹(kHz)左右带宽的物联网,因为支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据链接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。

    “目前,窄带物联网大多采用的是与蜂窝通信共用的1GHz以下的授权频段、受国际标准化组织3GPP支持的2G/3G/4G蜂窝通信技术。”北京理工大学计算机学院网络攻防对抗技术研究所所长闫怀志在接受科技日报记者采访时表示,窄带物联网是耗费带宽较低的物联网,可以看作是物联网的一个分支技术。

    闫怀志表示,2015年9月,窄带物联网在第三代合作项目—无线接入网络(3GPP RAN)立项后,得到国际上绝大多数的运营商、系统设备商、终端厂商的关注和响应,后来形成了一个商业前景广阔、世界范围统一的物联网分支通信标准。

    如今,站在5G的风口上,窄带物联网被赋予更伟大的历史使命,将为千行百业数字赋能,助力实现万物互联。刘郁林在5G NB-IoT“亿”征程产业峰会致辞时透露,截至2019年底,我国已建成NB-IoT基站超过70万个,实现全国主要城市、乡镇以上区域连续覆盖,为各类应用发展奠定了良好的网络基础。

迎合70%以上的物联网场景需求

    窄带物联网之所以被寄予厚望,是由其本身的特性决定的。通常来说,窄带物联网具有广覆盖、多连接、低功耗、低成本等特点。

    广覆盖将极大地改善物联网室内覆盖的现状,在同样的频段下,窄带物联网比现有网络增益20dB,相当于覆盖区域能力增强了百倍以上;多连接是指其单个扇区即可支持10万个连接;低功耗特性使得其终端模块待机时间可长达10年之久;低成本则是指其模块成本低,单个连接模块的成本可降至二三十元人民币。

    “因其基于蜂窝网络而构建,所以可直接部署于GSM(全球移动通信系统)网络、UMTS(通用移动通讯系统)网络或LTE(长期演进)网络,大大降低了部署成本,并可以通过现网平滑升级来快速支持行业市场需求。”闫怀志说,窄带物联网被认为是蜂窝网络产业应对万物互联的最佳解决方案之一,目前的应用场景是公共事业服务或工业控制领域等垂直行业。

华为中国运营商业务部副总裁杨涛在5G NB-IoT“亿”征程产业峰会表示,NB-IoT所拥有的大连接、广覆盖、低功耗等特点,迎合了70%以上的物联网场景的需求。

    当前,我国三大运营商已经在300多个城市实现NB-IoT网络建设和覆盖,并提供了数十亿的物联网专项补贴;同时,以阿里、腾讯、华为、小米等为代表的巨头企业也已经入局物联网。

过去3年间,NB-IoT实现了跨越式发展,已在多个行业实现规模化落地。在智慧水表、智慧气表、智慧消防、智慧电动自行车四大领域,实现超过千万级的窄带物联网连接;而智能井盖、智能门锁、追踪定位、智慧路灯等近10个行业已实现超过百万级窄带物联网连接。

据了解,2020年1月,NB-IoT全球连接数突破1亿;2月,中国连接数也破亿。这标志着NB-IoT产业迈过历史拐点,进入爆发式增长阶段。从运营商分布看,中国电信、中国移动的NB-IoT连接数均已超过4000万,中国联通则超过1000万。预计到今年年底,全球5G NB-IoT连接数将再次翻番。

或引发多领域颠覆性创新应用革命

    窄带物联网虽然发展迅猛,但在不少方面仍然存在不足。

闫怀志表示,窄带物联网在互操作和一致性问题方面的性能表现还需要进一步提升;在网络覆盖和基础设施方面,窄带物联网的部署和长期支持均受到时间和成本的极大制约。比如,在成本上,虽然其模组成本目前已降至30元以下,但是其终端模组集成、应用系统适配等综合成本,相对于已经成熟的4G、5G等模组来说并不算低;在应用和商业模式上,完善的合作伙伴生态圈尚未建立。

    同时,NB-IoT还面临着包括LoRa在内的其他物联网连接技术的激烈竞争。此外,低速率数据传输、隐私和安全、IT系统转换时间等问题,也都是其发展的瓶颈。

    刘郁林也指出,以NB-IoT为代表的移动物联网发展虽然取得了突破性成绩,但是也面临一些挑战。目前,我国大部分NB-IoT连接集中在少数城市,在全国范围内的普及程度还有所欠缺,大量基站处于轻载、空载状态;与4G、5G等先进技术相比,2G、3G技术的普遍利用效率较低,但2G、3G物联网连接仍占较大份额,在新增物联网连接数中占比接近20%,还需要加快形成4G、5G技术梯次承接各类物联网连接的发展格局;网络覆盖还有待进一步完善,部分地区NB-IoT网络覆盖水平还不能完全满足承载2G连接迁移的要求。

    行业标准化问题也亟待解决。过去,我国的物联网标准主要集中在如何解决无线终端与网络的连接问题,但随着NB-IoT应用越来越广泛,企业间通信模块的标准尚未互通且非常杂乱,这就要求行业加快标准化进程。

    2019年,我国提交的IMT-2020(5G)候选技术方案中纳入NB-IoT技术,预计今年6月,国际电信联盟(ITU)将正式宣布5G技术方案,NB-IoT成为未来5G物联网主流技术指日可待。

闫怀志指出,5G时代的到来,使得NB-IoT必将在组播支持、连续移动性、新功率等级等方面大显身手。同时,NB-IoT等基础设施的完善,也会反过来促进5G的真正落地与普及应用。未来,5G和NB-IoT技术的融合赋能其他传统行业,必将会引起工业互联网、车联网、无人系统等领域新一轮颠覆性的创新应用革命。

来源:科技日报

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