从2016年6月LTE Release 13(R13)版本冻结到现在,5年的时间里,NB-IoT产业发生了天翻地覆的变化。
从标准演进上看,2016年冻结的LTE R13是NB-IoT的基础版本;
随着LTE R14的冻结,NB-IoT提速增容、扩功能,例如加入了基于ECID和OTDOA网络的定位,峰值速率超过100kbps(超过GPRS典型速率);
2018年Q2,R15的冻结进一步提升了NB-IoT的性能并降低功耗,小包传输时延优化、NPRACH支持100km小区、支持TDD和小站等都拓宽了应用场景。更值得注意的是,此时的NB-IoT已经名义上划到5G标准中来了。
此后一直有人对NB-IoT是不是5G存在质疑,直到2020年7月9日,在国际电信联盟(ITU)的ITU-R WP5D #35会议中,正式把NB-IoT作为5G mMTC写入5G标准体系中,5G NR共存、频谱共享,大家才有了归属感——做NB-IoT,其实就是在做5G。
100多张商用网络,1.5亿终端连接
根据ABI Research调研数据,截至2020年,全球蜂窝物联网设备出货量超过4亿台。到2024年,全球5G(LPWA)设备出货量预计将超过10亿台,其中NB-IoT占比(下图红色部分)一骑绝尘,对应未来4到5年的市场空间非常大。
根据GSMA引用数据,自2017年首个NB-IoT网络商用以来,截至2020年12月1日,全球已经有60个国家投资建设了158张NB-IoT网络,其中114张网络已经商用,全球共有近1.5亿NB-IoT智能终端实施部署,这个数字还在不断增长。
这其中,中国的NB-IoT连接数到2020年底新增7600万,累计已经突破1.25亿,贡献了全球产业链90%以上的份额。智慧表计作为NB-IoT发展最早的一波应用功不可没,现在NB-IoT应用中发展最快、规模最大的依然是表计行业。在工业以及今后的新能源方向上,依然是NB-IoT未来的重大潜力市场,预计到2024年联网表计数量将突破19亿台。
除了表计行业,智能家居、资产监控和追踪、智慧物流以及BMS锂电池远程管理系统上,NB-IoT也已经渗透进去,千行百业后面是NB-IoT模组的巨大市场。根据模组供应商移远通信的一组数据,截至到2020年第三季度,移远公司支持NB-IoT制式的模组已经为超过五千万台设备提供连接能力。
第三代5G NB-IoT模组有哪些提升?
2月24日,移远通信在2021世界移动通信上海(MWCS 2021)大会期间,正式推出其第三代5G NB-IoT系列模组BC95-CNV和BC28-CNV。移远通信副总经理孙延明表示,这两款模组基于海思最新Boudica 200平台,是在明星产品Boudica 120和150上的迭代,但名字还是保留BC28和 BC95,封装尺寸也没变,是为了免去客户在硬件设计、软件接口适配时的重复设计和投入,可以直接使用。
据介绍,BC95-CNV和BC28-CNV在大幅提升集成度、性价比、安全性和降低功耗的同时,新增了蓝牙、OpenCPU、GNSS定位等能力,为智能表计、烟感、智能停车、智慧路灯等百万级成熟NB-IoT应用提供了更优选择,也使更多创新的物联网应用成为可能。
典型应用功耗降低50%
BC95-CNV和BC28-CNV在技术上可支持3GPP R14、R15以及R16标准的持续演进,支持FDD-LTE B3/B5/B8频段的数据传输。
对于NB-IoT适用场景最看重的功耗表现,这两款模组做了进一步优化,在典型场景下比前代产品降低高达50%功耗,大大延长了客户终端的电池寿命。
NB-IoT + 蓝牙设计
值得关注的是,移远第三代NB-IoT模组集成蓝牙BLE5.0技术,为表计、烟感、共享单车等NB-IoT终端提供了一种有效的近场维护手段。
“NB-IoT+蓝牙功能”这一设计,让客户可以在安装终端时通过蓝牙进行终端配置或进行后期软件升级,终端用户也能通过手机蓝牙与设备进行通信,轻松读取设备数据、执行阀门开关等操作。
针对有定位需求的NB-IoT应用,移远在新一代模组内集成了GNSS功能,可以很好地满足资产追踪、宠物追踪、老人小孩监护等有户外定位需求的场景,提供最具性价比的产品。
增强OpenCPU能力
此外,对于有二次开发需求的客户,移远还将提供具有增强OpenCPU能力的模组版本,用户空间达256KB+64KB,且提供丰富的API接口及范例,开发也会更加友好。
同时,BC95-CNV和BC28-CNV采用独立的安全CPU和硬件安全机制,安全性能更有保障。
高度兼容前代产品
在封装设计上,移远第三代NB-IoT模组与此前主推的NB-IoT和2G产品BC35-G/BC95 R2.0/BC28/M35/M26高度兼容,易于客户产品平滑升级。由于集成轻量级SIM功能,BC95-CNV和BC28-CNV还可有效节省终端空间,进一步降低成本。
出货时间点上,孙延明表示移远BC95-CNV和BC28-CNV将于2021年3月开始提供工程样片,5月实现量产。
从海思芯片开始做NB-IoT
上海海思智慧IoT领域总经理刘千朋在发布会上,也回顾了海思跟移远之间的合作。
海思从2015年开始NB-IoT模组的预研,移远通信的BC95 NB-IoT模组原型机,就是基于海思Boudica 120方案的,当时属于产业孵化阶段。2018年升级到Boudica 150方案后,铺开了BC35-G\BC28\BC95-BX三款产品。
目前NB-IoT在国内蓬勃发展,刘千朋表示,“实现千万级出货量的行业有4个,百万级出货量的有7个,从2018年的4500万出货,到2020年的1.8亿连接数,大家还在持续探索新兴应用,拓宽市场。”
海外部署的100多个NB-IoT网络中,上规模的应用达到20多种,其中瑞典三大能源公司的NB-IoT电表出货已经超过百万级;沙特电力部署了750万只NB电表;英国沃达丰在肯特采用NB-IoT技术部署水表及进行漏水检测。
NB-IoT从1.0进入2.0,芯片要给力
如果按行业应用把NB-IoT的发展历程划分两个阶段的话,刘千朋认为“1.0时代”的应用主要集中在城市治理,例如水电气表。但进入“2.0时代”后,NB-IoT会向产业数字化及生活智慧化两个方向发展。产业数字化包括工厂制造、仓储物流以及农业和医疗健康行业。生活智慧化包括智能家居、穿戴设备、儿童及老人照看和宠物追踪。
从标准产业发展阶段来看,从最开始的R13,到如今正式纳入标准并冻结的R16,整个标准在不停演进的过程中带来了性能的提升。NB-IoT从覆盖能力、容量、速率、安全性以及时延都有非常大的提升,是2G退网后的主流替代方案。
NB-IoT从1.0的表计抄表为主,到2.0各种非常分散的应用场景,对于芯片需求存在一定差异,“也可以说,NB-IoT 2.0时代对芯片提出了更高的要求。” 刘千朋说到。
首先,类比手机的发展历程来。从一开始的功能机到智能机,从只需要通话功能到现在定位、传感等功能都集成在手机里,芯片必须向集成度更高的方向发展。
其次,NB-IoT应用场景增多。不管是穿戴类设备、智能门锁、POS机还是共享单车,每类场景都有不同需求,所以芯片不但要有更高的集成度,还要功耗更低、体积更小、安全性更高、移动性更高,实现跨代需求。
基于整个行业变化以及需求升级换代,海思Boudica 200芯片主要在以上6大方面做了改进和提升。
责编:Luffy Liu