物联网蜂窝技术与传统蜂窝技术对比及展望缪武杰课件

物联网蜂窝技术与传统蜂窝技术对比及展望物联网蜂窝技术与传统蜂窝技术对比及展望 技术对比 未来趋势 第一印象对比 物联联网蜂窝窝技术术传统传统 蜂窝窝技术术 速率低高 通信距离远近 功耗低高 成本低高 各类物联网远距离低功耗通信技术的简单介绍，给 人第一印象就是这个表格。下面将展开分析。 合适的技术 无线通信产品对外展现三个重要指标：速率、通信距离和功耗。 在没有重大技术突破的情况下，只能根据需要，在这三个指标间做取 舍。 物联网蜂窝网技术针对目标场景，以降低速率为代价，获得了通信距离 与功耗上的指标优势。 速率 物联网蜂窝网面向只需要低速率的应用场景。 Sigfox提供100bps的速率。 Augtek最大提供10kbps速率。为达到较远的通信距离，建议部署100bps 或10bps。 传统蜂窝网面向高速数据需求。抛开3G、4G不谈，单只GPRS，就可以 支持56Kbps。目前传统蜂窝网运营商主要以GPRS来部署物联网。 目标场景不同，决定了此特性差异。 另，速率会体现出时延。简单计算（忽略无线控制等损耗），一个64 Byte的报文，56Kbps下传输仅需0.009s， 100bps下传输需要5.12s，而 10bps下传输需要51.2s。超低速率不适用于时延敏感的应用。 通信距离 物联网蜂窝网以降低速率为代价换来低功耗的远距离通信。 Sigfox宣称，覆盖全美国只需1万台Sigfox基站。美国国土面积约930万平方公里，每 台基站覆盖930平方公里。基站覆盖半径约20公里。Augtek产品宣称视距通信距离最 远可达90公里。 传统蜂窝网通信距离通常认为较近。随着3G、4G的部署，基站覆盖范围越来越小， 4G基站间只有几百米。 一方面，速率的提升要以缩短通信距离为代价；另一方面，人们移动数据的带宽需 求越来越大，即使距离够，但空口容量不够，也必须要加大基站覆盖密度来补充。 但是，这不是说传统蜂窝网无法进行远距离通信。GSM（GPRS）理论通信距离35公 里，实际20公里无压力。通过双时隙扩展小区技术，GSM基站最远可以覆盖120公里 （2008年华为在珠峰部署）。 在通信距离上，物联网蜂窝网对比传统蜂窝网并无优势。 功耗 按Augtek宣称，物联网基站功耗仅为传统蜂窝网基站的1/300. 按Sigfox宣称，Sigfox终端通信模块功耗0.1mw，传统蜂窝网终端功耗5mw 。相差50倍。 对于物联网基站，省电对应到省电费，即省成本。更进一步，可以取消 供电电缆，采用太阳能/风能等自供电方式，大幅降低部署成本。 对于终端模块，省的电费可忽略不计。相同电池条件下，物联网终端可 以待机数年，传统蜂窝网终端可能只有一个月。传统蜂窝网终端需要大 量人力更换电源，或安装太阳能/风能等自供电技术，或部署供电电缆， 导致成本增加。 功耗方面物联网蜂窝网设备占有绝对优势。功耗优势最终体现为成本优 势。 成本 成本可以从两个角度分析：用户成本与运营商成本。 但从用户角度看，运营商成本只是中间过程，最终体现为用户使用成本。 用户成本-硬件成本 用户成本可分为硬件成本与使用成本。 硬件成本： 据厂商宣传资料，物联网终端通信模块约为2到3美元。 据淘宝报价，传统蜂窝网终端GPRS模块最低为28元人民币。 物联网终端价格略占优势。 用户成本-使用成本 物联网蜂窝网以Sigfox为例，宣称服务费能低至1美元每终端每年。数据 量限制为每message 携带12字节净载荷，每日限140个message。考虑到 封装消耗及IP包最小报文64字节，每message流量换算到传统蜂窝网数据 业务64字节计算，一年（365天）总流量为3.27MB。单价约为1.9元/MB 。 传统蜂窝网以中国移动为例，物联网专号服务费包括通信费、增值服务 费和APN端口费，无常见的月租费。增值服务费可不选，APN端口费可以 被大量终端均摊，所以这两项暂不计算。按中国移动公开报价，最低流 量套餐每月10元，额度70MB（实际还有更低的套餐，后面讲）。单价 0.143元/MB。单价不到Sigfox的十分之一。但总价高，每年最低需要120 元，约为Sigfox的20倍。 物联网蜂窝网流量少总价低但单价高，传统蜂窝网流量多总价但均价 低。相当于批发与零售的关系。双方各有所长。用户可按流量需求选 择。 运营商成本 物联网蜂窝网传统蜂窝网 无线基站 鉴权计费 系统 IP承载网 无线基站 鉴权计费 系统 IP承载网 非IP化复杂寻 址 漫游长途 网间结 算 语音/短信/彩信/上 网等多业务 系统 高可靠/可用性 移动中小区切换 业务 不中断 呼叫成功率故障倒换无感知 便利的服务 呼叫中心 更大带宽 + + 自助网站 营业 厅 物联网蜂窝网成本构成部 分显著少于传统蜂窝网。 物联网蜂窝网可以看作是 简化了的传统蜂窝网：降 低了性能，裁剪了无关特 性，获得符合目标场景的 性价比。 再一次对比 物联联网蜂窝窝技术术传统传统 蜂窝窝技术术 速率低高 通信距离不分伯仲不分伯仲 功耗低高 用户成本各有所长各有所长 适用场景 速率需求低高 流量需求低高 功耗无外部供电有外部供电 终终端价格价格敏感价格不敏感 物联网蜂窝网传统网蜂窝网 物联网蜂窝网优势场景：流量需求低、无外部供电、终端价格敏感。 传统蜂窝网优势场景：速率需求高、流量需求高。 技术对比 未来趋势 物联网蜂窝网 自建 OR 租用？ 密度大的行业应用可能自建。 1、大范围大密度应用。假设远程抄表（水/电/气）选用物联网蜂窝网技 术。一个城市的应用规模足以支撑自建。会在成本、数据安全性、灵活 性方面胜过租用运营商网络。 2、小范围大密度应用。企业厂区。通常一台基站即可覆盖整个厂区。建 设成本低。数据安全性及灵活性同样有优势。 大范围低密度场景通常会租用运营商网络。 若自建： 大范围决定了需要建设数量庞大的基站，总价高。 低密度决定了每台基站可服务的终端数量较少。基站利用效率低。 平摊下来成本较高。 传统蜂窝网低价竞争风险 1、在当前技术标准下裁剪某些物联网无关特性以减少硬件及运维投入，降低成 本。 中国移动已针对POS机业务推出集团套餐，每月10M流量，年费用20元。 仅用于数据通信，裁剪了通话功能，减少了相应网元的消耗。集团统一付费，也 无法查询话费余额，意味着不需要营业厅/自助网站的服务。 作为现网运营商，设备是现成的。为支持物联网小流量应用，仅需扩容少量设备 ，边际成本低。不能以传统的全业务应用来评估建设成本。 2、从技术标准层面精简出面向物联网场景的新协议（仅需修改软件，在现网设备 上混跑），更可大幅减少网元。 可能性较低。节约的费用是否可以覆盖开发新技术的成本。 3、为占领市场/抑制对手扩张，可能在早期采用低利润/零利润甚至亏损的方式。 类似于新入网手机用户最初几个月或一两年赠送话费的促销行为。后期恢复正常 资费，但用户已经产生依赖，更换的代价大。 总结 用户使用蜂窝网来接入物联网设备有三个选择： A、租用物联网蜂窝网； B、自建物联网蜂窝网； C、租用传统蜂窝网。