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文档简介

NB-IoT与LoRa技术详解及竞争态势分析“物联网”概念在1999年美国麻省理工学院首次被提出,狭义物联网指是“物—物相连互联网”,这里相连主体既包含物品到物品,也包含物品到识别管理设备。物联网是继互联网后对人类发展起到促进作用重大技术创新。中国政府为此提出《物联网行动计划》。物联网技术主要表现在通讯和传感器两个方面。物联网通信技术物联网无线通信技术很多,主要分为两类:一类是Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等短距离通信技术;另一类是LPWAN(low-powerWide-AreaNetwork,低功耗广域网),即广域网通信技术。LPWA又可分为两类:一类是工作于未授权频谱LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTECat-m、NB-IoT等。一

NB-IoT标准及进展1

RAN方面5月,华为收购了Nuel企业,开始和沃达丰进行窄带蜂窝物联技术研究,提出了窄带技术NBM2M。5月,华为、沃达丰联合高通共同制订了相关上下行技术标准,融合NBOFDMA形成了NB-CIoT。NB-CIoT提出了全新空口技术,相对来说在现有LTE网络上改动较大,但NB-CIoT是提出6大CleanSlate技术中,唯一一个满足在TSGGERAN#67会议中提出5大目标(提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延)蜂窝物联网技术,尤其是NB-CIoT通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。此时,爱立信和诺基亚联合推出窄带蜂窝技术NB-LTE,与NB-CIoT定位较为相同,但NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容,其主要优势在于轻易布署。7月,爱立信和华为分别向3GPP提交标准提案。最终,在9月RAN#69会议上经过激烈讨论后协商统一,由3GPP在Rel-13版本中将两种技术融合形成了NB-IoT标准。NB-IoT从窄带技术演变为3GPP正式标准,相关厂商、运行商主动推进和市场真实存在需求是两个不可忽略原因。3GPP通信技术标准主要可分为CorePart(主体功效)、性能标准及RF一致性测试标准等。其中,主体功效标准指是协议详细内容,包含信令协议、网络接入等,主要与开发相关;性能标准主要是各个子技术领域性能,跟测试强相关;一致性测试标准,主要包含一些流程及功效测试标准。2

SA/CT方面从Rel-12开始,3GPP逐步在研究MTC通信增强关键网架构,至Rel-13开始重点研究NB-IoT及DECOR/eDECOR相关技术。3GPP关键网侧与NB-IoT相关主体标准大部分处于stage2(业务与系统架构),下六个月至初开启stage3(关键网与终端)相关工作。为了满足海量碎片化、低成本、低速率、低功耗NB-IoT物联网应用,关键网方面主要考虑了以下方面问题。(1)高效地支持非频繁小包传送面向NB-IoT深入提升对非频繁小包传送处理效率。因为NB-IoT终端数量可能呈指数型增加,但每个终端数据量及通信周期都比较低,而以现有EPS关键网(基于S1接口)去处理这类业务,其效率将非常低且有过载风险,所以,需要最小化整个EPS系统信令开销,尤其是空口部分(如:RRC连接建立和释放),另外,还需要加强EPS系统安全流程(此部分是由SAWG出)。现在有两种优化方向,一个是基于控制面优化方案,即经过NAS过程来传送小包;另外一个是基于用户面优化方案,即经过RRCsuspend态在UE和RAN节点同时缓存用户上下文,以降低信令交互。以上两种优化方案在TS23.401Rel-14版本中均已加入,方案一作为必选方案,而方案二为可选方案。现在,3GPP倾向于采取基于控制优化方案,此部分标准在CT(关键网与终端)主体工作现在还在进行当中。(2)使用小包传送高效地支持跟踪装置3GPP没有专门定义这类业务业务模型,现在还处于研究状态,预计在Rel-14版本中处理,其业务模型属于MAR(移动终端周期性上报)业务模型变种,需要在定位、移动性、传输效率等方面有深入增强和优化。(3)高效寻呼区域管理针对海量静止或限制移动性终端,因为空口资源稀缺、关键网接口资源有限等原因,3GPPSA2现在还在进行寻呼优化讨论,预计将在Rel-14中完善此部分功效。寻呼优化主要思绪是考虑仅在用户上一次接入eNB或小区内进行寻呼而非整个TA(初步假设,NB-IoT小区TAcode与现有eNB小区TAcode是不一样),以节约空口及关键网相关资源。在一样覆盖区域,NB-IoT设备是海量,远多于传统蜂窝终端设备。运行商在窄带频谱下运行,有可能并不能提供足够寻呼所需资源、UE标识(S-TMSI,IMSI)。与传统蜂窝相比,因为小数据包消息量限制,单次寻呼消息中要包含以上标识是极为受限;另外首先,覆盖增强是标准中强制要求,所以,寻呼消息可能要占用更长时间(重复发送相同寻呼消息间隔周期更长)。大部分NB-IoT设备被认为是静止或极少移动,所以能够对其寻呼范围进行限制,不需要在其所属整个TA进行寻呼,这么能够降低对寻呼资源消耗。不过,当UE进入IDLE模式时,eNB上报给MME上一次为NB-IoTUE服务小区信息可能是不准确(甚至静止用户也存在这种可能)。这是因为在UE静止情况下,用户主服小区改变可能由各种原因引发,如射频负载条件改变、邻小区射频条件改变(类似建筑物阻挡,造成UE接入其余基站)。(4)DECOR/eDECOR现网布署时,关键网可能会存在多个NB-IoTDCN(DedicatedCoreNetwork)。依照TSGRAN侧TS23.236输出,NB-IoTDCN可能会同时连接到E-UTRAN和NB-IoTRAN节点,能够依照用户类型采取两种不一样方案为其选择适宜DCN。一个是重定向方案,参考TR23.707DECOR功效;另一个是UE辅助,参考TR23.711中eDECOR。从现在协议进展来看,因为重定向流程会造成UE与RAN及网络侧之间产生额外信令交互,所以DECOR布署可能性较小,可能会作为过渡方案;而eDECOR因为对UE有影响,现在还处于早期研究阶段,将在Rel-14后期逐步完善,未来伴随虚拟化网络布署,有望被广泛采取。(5)支持non-IP数据类型在M2M应用中,非I数据使用是常见,如6LowPAN、MQTT-S等。当这类应用布署在NB-IoT网络时,应用服务器AS或业务能力服务器SCS与用户间non-IP数据需要经过网络进行传送,有两种方案可供选择,一个是经过non-IP专属PDN点对点隧道方式经过SGi接口进行传送,另外一个是经过SCEF进行传递。现在,因为CSGN与SCEF之间T6a接口还处于初步研究阶段,而经过SGi接口传送non-IP数据能够使C-SGN统一数据出口,便于未来面向NB-IoT类业务进行计费点选择及计费模式设计,所以,SGi方式可能会被运行商优先采取。(6)支持SMS部分已经有M2M业务是采取SMS支持,为了能够全方面覆盖这类业务,在布署NB-IoT后,需要考虑两个问题:①是否保留联合附着以获取短信传递能力或者只进行PS附着;②是否会存在只使用SMS进行信息传递而无需建立任何PDN连接终端及其处理方案。在Rel-14中会深入完善NBIoT关键网支持SMS处理方案,但运行商现网布署时能够依照实际需求考虑是否布署SMS功效,比如仅布署IP及non-IP数据承载方式,主要是考虑到支持SMS功效需C-SGN与短信中心之间开通SGd接口,且需对现网短信中心进行升级改造,对CSGN也有相关功效要求。(7)授权用户支持覆盖增强(CE)技术对于传输环境较差用户,比如地下管道内设备,需要很强穿透性能,此时需要使用CE技术以取得愈加好穿透效果。但CE技术使用,需要网络侧提供额外资源。所以,应该对用户进行认证,对可使用CE技术用户加以限制,以确保只有签约并得到CE授权用户方可享受此特征,实现差异化服务。(8)OverLoad控制关于降低关键网过载风险议题,3GPP发起了多项研究,提出了包含接入等级划分、基于eNB辅助(在eNB侧进行拒绝、延迟、队列)等多个方案,而在TS23.401中,针对NB-IoT设备采取拥塞控制方案是基于EPS系统原有backofftimer机制升级,采取离散化方式对NB-IoT设备并发请求进行处理来实现过载控制。(9)头压缩增强因为NB-IoT大部分应用场景使用都是小数据包且通信频率很低,比如周期性MAR(MobileAutonomousReporting)和NC(NetworkCommand)使用20~200byte/30min或更长时间间隔数据传输。考虑到IP及传输层头开销,如20byteIPv4、40byteIPv6、8byteUDP、20byteTCP、12byteRTP,为了更高效地支持海量NB-IoT/eMTC类终端,采取头压缩增强技术势在必行。因为非频繁数据传输及移动性,eNB和UE中保留头压缩上下文可能会被重置(比如,当UE进入IDLE模式或切换eNB时),假如频繁发送数据或移动,将造成数据包产生全量头开销或额外开销。此时,头压缩将是高效支持IP类小包业务主要保障。所以,当采取基于控制面优化小包传输方案时,头压缩功效需要支持NB-IoT终端用户从连接态至IDLE态转换及移动性管理。另外需注意,当non-IP类业务场景发生时,必须要将IP头压缩功效关闭,故网络侧还需要依照不一样情况来决定是否启用头压缩功效。二

LTE-M、EC-GSM和NB-IoT演进万物互联是大趋势,是发展必定,各种物联网技术也是梭镖林立。面对各种兴起物联网技术,3GPP主要有三种标准:LTE-M、EC-GSM和NB-IoT,分别基于LTE演进、GSM演进和CleanSlate技术。LTE-MLTE-M,即LTE-Machine-to-Machine,是基于LTE演进物联网技术,在R12中叫Low-CostMTC,在R13中被称为LTEenhancedMTC(eMTC),意在基于现有LTE载波满足物联网设备需求。知道LTEUEcategories朋友并不会陌生。为了适应物联网应用场景,3GPP在R11中定义了最低速率UE设备为UECat-1,其上行速率为5Mbps,下行速率为10Mbps。为了深入适应于物联网传感器低功耗和低速率需求,到了R12,3GPP又定义了更低成本、更低功耗Cat-0,其上下行速率为1Mbps。EC-GSMEC-GSM,即扩展覆盖GSM技术(ExtendedCoverage-GSM)。各种LPWA技术兴起,传统GPRS应用于物联网劣势凸显。3月,3GPPGERAN#62会议“CellularSystemSupportforUltraLowComplexityandLowThroughputInternetofThings”研究项目提出,将窄带(200kHz)物联网技术迁移到GSM上,寻求比传统GPRS高20dB更广覆盖范围,并提出了5大目标:提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延。,TSGGERAN#67会议汇报表示,EC-GSM已满足5大目标。GERAN(GSMEDGERadioAccessNetwork)是GSM/EDGE无线通信网络(RadioAccessNetwork)缩写。GERAN由3GPP主导,主要制订GSM标准。因为早期蜂窝物联网技术是基于GSM,所以一些物联网立项都是GERAN进行。伴随技术发展,蜂窝物联网通信需要进行重新定义,我们形象做“clean-slate”方案,类似于“清扫洁净屋子再请客”说法,这就出现了NB-IoT。因为NB-IoT技术并不基于GSM,是一个clean-slate方案,所以,蜂窝物联网工作内容转移至RAN组。GERAN将继续研究EC-GSM,直到R13NB-IoT标准冻结。NB-IoT8月,3GPPRAN开始立项研究窄带无线接入全新空口技术,称为CleanSlateCIoT,这一CleanSlate方案覆盖了NB-CIoT。NB-CIoT是由华为、高通和Neul联合提出,NB-LTE是由爱立信、诺基亚等厂家提出。NB-CIoT提出了全新空口技术,相对来说在现有LTE网络上改动较大,但NB-CIoT是提出6大CleanSlate技术中,唯一一个满足在TSGGERAN#67会议中提出5大目标(提升室内覆盖性能、支持大规模设备连接、减小设备复杂性、减小功耗和时延)蜂窝物联网技术,尤其是NB-CIoT通信模块成本低于GSM模块和NB-LTE模块。NB-LTE更倾向于与现有LTE兼容,其主要优势在于轻易布署。最终,在9月RAN#69会议上经过激烈撕逼后协商统一,NB-IoT可认为是NB-CIoT和NB-LTE融合。这里引用一段3GPPRAN会议汇报关于蜂窝物联网技术描述:物联网(InternetofThing,IoT)是未来主要技术,3GPP在R12/R13即使也有MTC(MachineTypeCommunication)相关技术,但其基本做法是在现有LTE技术与架构上进行优化,并非针对物联网特征进行全新设计。相对于MTC技术优化做法,蜂窝物联网(CellularInternetofThing,CIoT)技术项目提议针对物联网特征全新设计,不一定要相容于现有LTE技术框架。NB-IoT商用后将面临激烈竞争一项创新技术出现,必定要与传统技术进行搏杀,可能是鱼死网破两败俱伤、可能是相互妥协和平共处、可能是多方投降一方独大。就NB-IoT创新技术出现,可见竞争将表现在以下三个方面,并以示例说明。1

技术方案竞争NB-IoT、LoRa使用频谱在中国低功耗广域网领域,NB-IoT和LoRa无疑是最为热门两种低功耗广域网(LPWAN)技术。二者形成了两大技术阵营,一方是以华为为代表NB-IoT,另一方是以中兴为代表LoRa。毫无疑问,无线电频谱是一个国家资源,是一个有限资源,不能够再生,只能合理地利用。下面就看看两种技术使用频段。(1)NB-IoT频段NB-IoT使用了授权频段,有三种布署方式:独立布署、保护带布署、带内布署。全球主流频段是800MHz和900MHz。中国电信会把NB-IoT布署在800MHz频段上,而中国联通会选择900MHz来布署NB-IoT,中国移动则可能会重耕现有900MHz频段。NB-IoT属于授权频段,如同2G/3G/4G一样,是专门规划频段,频段干扰相对少。NB-IoT网络具备电信级网络标准,能够提供愈加好信号服务质量、安全性和认证等网络标准。可与现有蜂窝网络基站融合更有利于快速大规模布署。运行商有成熟电信网络产业生态链和经验,能够愈加好地运行NB-IoT网络。从现在来看,NB-IoT网络技术只会由上面网络运行商来布署,其余企业或组织不能自己来布署网络。要使用NB-IoT网络必须要等运行商把NB-IoT网络铺好,其进度与发展取决于运行商基础网络建设。(2)LoRa频段

LoRa使用是免授权ISM频段,但各国或地域ISM频段使用情况是不一样。下表是LoRa联盟规范里提到部分使用频段:在中国市场,由中兴主导中国LoRa应用联盟(CLAA)推荐使用了470-518MHz。而470-510MHz这个频段是无线电计量仪表使用频段。《微功率(短距离)无线电设备技术要求》中提到:在满足传输数据时,其发射机工作时间不超出5

秒条件下,470-510MHz频段可作为民用无线电计量仪表使用频段。使用频率是470-510MHz,630-787MHz。发射功率限值:50mW(e.r.p)。因为LoRa是工作在免授权频段,无需申请即可进行网络建设,网络架构简单,运行成本也低。LoRa联盟正在全球大力推进标准化LoRaWAN协议,使得符合LoRaWAN规范设备能够互联互通。中国LoRa应用联盟在LoRa基础上做了改进优化,形成了新网络接入规范。2

NB-IoT和LORA通信距离通讯距离和通讯能力是无线通讯在同等功耗前提下最主要性能指标。(1)NB-IoT通信距离移动网络信号覆盖范围取决于基站密度和链路预算。NB-IoT具备164dB链路预算,GPRS链路预算有144dB(TR45.820),LTE是142.7dB(TR36.888)。与GPRS和LTE相比,NB-IoT链路预算有20dB提升,开阔环境信号覆盖范围能够增加七倍。20dB相当于信号穿透建筑外壁发生损失,NB-IoT室内环境信号覆盖相对要好。通常地,NB-IoT通信距离是15km。(2)LoRa通信距离LoRa以其独有专利技术提供了最大168dB链路预算和+20dBm功率输出。通常地,在城市中无线距离范围是1~2公里,在郊区无线距离最高可达20km。(3)NB-IoT和LoRa中继在实际网络布署中,NB-IoT和LoRa无线网络信号都会存在覆盖不到地方,可称之为信号“盲区”,假如针对“盲区”经过多架设基站达成信号覆盖话,势必会造成网络建设成本较高。这就需要一个低成本“中继”产品,来拓展和延伸网络,来完成“盲区”信号覆盖。据了解,中国LoRa应用联盟(CLAA)使用了MCU和SX1278做了一个中继实现了“盲区”低成本信号覆盖。中国物联网合作组织集团,采取4320物联网关设备,可用低廉成本,实现4320个无线终端中继。3

NB-IoT和LORA芯片起源不论是NB-IoT还是LoRa网络都需要无线射频芯片来实现连接和布署。NB-IoT和LoRa都采取了星型网络拓扑结构,经过一个网关或基站就能够大范围地覆盖网络信号。NB-IoT工作在授权频段,基本上是运行商市场,基站设备通常是由通信设备服务商提供。LoRa工作在免授权频段,任何企业都能够自己设计开发网关,自行组建网络。NB-IoT和LoRa一些终端无线射频芯片企业。(1)LoRa芯片企业LoRa技术是Semtch企业专利,Semtech企业提供SX127x系列LoRa产品。国内市场主要以低频段(137-525MHz)SX1278为主。为适应市场发展和需求,Semtech以IP授权方式授予更多企业来制造LoRa技术芯片,如同ARM企业IP授权类似。现在Semtech企业IP授权企业有Hoperf、Microchip、Gemtek、ST等。HoperfLoRa产品是数据透传模组,Microchip是以LoRaWAN模组,Gemtek做成了SiPLoRaWAN产品。未来或许会有更多企业经过IP授权方式来制造LoRa技术产品。(2)NB-IoT芯片企业NB-IoT得到了电信运行商和电信设备服务商支持,有着成熟完整电信网络生态系统。华为:华为NB-IoT芯片是Boudica,超低功耗SoC芯片,基于ARMCortex-M0内核,会搭载HuaweiLiteOS嵌入式物联网操作系统。预计初上市。中兴微电子:中兴微电子NB-IoT芯片是Wisefone7100。据称,isefone7100内部集成了中天微系统CK802芯片。预计Q2上市。Intel:XMM7115,支持NB-IoT标准。下六个月提供样品。XMM7315,支持LTECategoryM和NB-IoT两种标准,单一芯片集成了LTE调制解调器和IA应用处理器。预计商品化。Qualcomm:MDM9206,支持Cat-M(eMTC)和NB-IoT。Nordic:NordicSemiconductornRF91系列是NordicNB-IoT蜂窝技术产品。预计下六个月提供样品,起供货。其余NB-IoT芯片厂商可能还有:Sequans、Altair、简约纳电子有限企业、MARVELL、MTK、RDA等等。NB-IoT和LoRa模组成本最近,SNSTelecom预测了一个经典LPWA模组成本是$4-18,不一样技术模组价格有所不一样。伴随LPWA网络布署成熟,预计每个模组成本批量能够降到$1-2。

NB-IoT和LoRa成本到底是多少呢?从一些公开信息中来做个简单整理。(1)NB-IoT模组成本华为在《NarrowBandIoTWideRangeofOpportunitiesWMC》中提到了:NB-IoT芯片组价格$1-2,模组价格是$5-10。NB-IoT模组理想价格应该小于<$5。中兴在《Pre5GBuildingtheBridgeto5G》中提到,NB-IoT模组成本是$5-10,芯片组成本约$1-2。互联网工程任务组(TheInternetEngineeringTaskForce,简称IETF)也提到每个模块成本小于$5。Vodafone在一篇相关介绍资料中提到,每个模组成本<$5。从上述几家企业资料来看,NB-IoTd模组成本市场期望值应该是<$5。详细厂家销售价格会是多少呢?尚不得而知。不过,光有了NB-IoT模组还不够,因为NB-IoT是授权频段,要接入运行商网络,还需要SIM卡,或者eSIM(EmbeddedSIM、嵌入式SIM)。每个NB-IoT模块还会有流量或服务费用。(2)LoRa模组成本因为LoRa商用较早,在市场上也有很多企业在销售LoRa模块。在此不讨论数据透传模组,只说基于LoRaWAN协议模组。Microchip是较早做LoRaWAN模组厂商,其在官方网址标价$10.37@5000+。实际采购价格需要联络Microchip销售以项目议价为准。LoRaWAN模组关键器件是MCU和SX127x,现在大约在8-9元人民币。现在LoRa市场主流使用是ST企业STM32L1系列和STM32L0系列超低功耗单片机。STM32L1系列是基于ARMCortex-M3内核,STM32L0是基于ARMCortex-M0+内核。以STM32L051C8和SX1278IMLTRT为例来评定LoRaWAN模组成本,一个LoRaWAN模组市场价格范围应该是在:$6-10。当然,不一样厂家因为其采购和加工制造成本不一样工LoRa模组成本也各不相同。4

NB-IoT和LoRa方案比较NB-IoT工作在授权频段,设备需要入网许可,干扰相对会少。LoRa工作在免授权频段,免授权频段设备种类相对多,难免会受到其余无线设备干扰。LoRa优势在于其专利技术,即使在复杂环境中依然能保持较高接收灵敏度,抗干扰能力强。LoRa和和NB-IoT数据速率是不一样,LoRa数据速率可达50kbps,NB-IoT可达200kbps。两种技术数据速率不一样实际上也形成了不一样市场细分应用,可依照实际项目需求选择适合技术。从NB-IoT和LoRa芯片产品来看,很多产品都集成了MCU或处理器,这么能够更方便地进行信号和数据处理以及通信协议管理。NB-IoT和LoRa无线网络布署环境不一样,通信距离也会有所不一样。在实际布署时候需要考虑到“盲区”问题。也能够结合其余无线技术(如FSK等)处理信号“盲区”问题(当然,PCB设计和天线匹配也会影响到通信距离远近)。不少企业NB-IoT芯片支持多个技术标准,能够满足了更多市场细分需求。LoRa经过授权能够做成SoC或SiP产品,并与一些产品技术融合满足不一样市场需求。如,SemtechEV8600就是是PLC与LoRa相结合SoC产品。NB-IoT和LoRa在电池产品应用中,存在一个共同缺点,因为功耗问题,无法做到实时通讯,只适合条件或定时上传,而对实时双向要求较高场景,是一个问题,不过,LoRa能够开启低功耗FSK短距离组网方式,实现双向实时通讯;NB-IoT只能经过不停地与平台通信(平台是否能够唤醒低功耗状态下设备,还有待验证!!!),获取下行指令,但过于频繁,将加大功耗,如通信频率降低,将出现用户体验感下降问题。5

结论NB-IoT和LoRa各有千秋,各有自己优势。需要依照实际项目需求情况及本身情况合理选择适当技术。NB-IoT和LoRa都还处于发展起步阶段,需要各方投入和共同发展。当大规模布署成为一个现实可能时候,NB-IoT和LoRa模组成本自然也会深入降低。在这新一波物联网发展行情中,先把项目落地,才有赢得先人一步机会。NB-IoT和LoRa不但仅需要产品创新,更需要项目应用创新。就技术方案而言,在短时间内,NB-IoT和LoRa必定会并行,有共同点、各有优点、各有缺点,极难说谁压倒谁,不过,假如受到技术方案以外原因影响,比如赢利模式创新,与应用行业紧密结合,借助行业影响力,那么什么都有可能。我们比较看好NB-IoT技术,上述技术总结和技术分析,就是全方面阐述我们为何主动参加NB-IoT进程,因为我们在就提出“点对点”物联方案,但鉴于2G退网、资费居高不下等原因,坚持6年后,终于迎来了机遇,而机遇是给有准备人,这几年,我们潜心地在自己领域卧薪尝胆,主动创新,坚信通讯技术必将会带来物联网应用春天,当春天降临时候,我们所在领域创新结果,与先进通讯技术结合,就如虎添翼。也正因为如此,在参加国家相关标准制订中,发表了主动看法:NB-IoT技术一旦商用,现在花费巨款编制这些标准,将成为废纸,一文不值,此预言,将再一次被事实所验证。行业部门竞争NB-IOT技术来势凶猛,未来十年,全球将有500亿个终端设备,经过NB-IOT接入物联网,遍布城市各处物联网感知终端组成城市神经末梢,对城市运行状态进行实时监测,从地下管网监测到路灯、井盖等市政设施管理,从水质、空气污染监测到建筑节能,将为实现安全高效、友好有序、绿色低碳、舒适便捷智慧城市发挥主要作用。在公共事业、个人穿戴设备、智能交通、物流跟踪、宠物管理、精神病患者及老人监管、儿童监护、自动停车、智慧农业、工业智能化、危化品监管等全部领域,无所不及。不过,能够快速普及、且形成规模NB-IOT应用,当属公共事业供电、供水、供气、供热远程抄表应用,因为全国有5.6亿用户,在线运行各种计量仪表高达20亿只,量大面广,为处理抄表难、收费难、降低运维成本、降低漏损,急需更先进适用技术。然而,建国以来,在公共事业电水气热领域,各种技术迭代发展到今天,已经形成了各种利益交织混合体,不会因为NB-IOT先进,就能够快速切入。是公共事业电水气热远程抄表里程碑一年,从住建部、发改委、工信部体系动作能够看出,基本形成了“三足鼎立”态势,分析以下:1住建部相关利益单位住建部印发科学技术项目计划书与前住宅远传抄表系统应用技术规范,都是旧文件,但印发时机,是十分耐人寻味。而且这个信号在网上曝光以后,立刻引发业内外企业与投资机构高度重视。没有些人能够漠视这近万亿市场价值!从体制上,住建部主管公共事业供水、供气、供热,这与房屋建设相关,所以,住建部相关利益部门,试图主导水表、气表、热表在建筑领域应用。不过,按照传统沿用习惯,只要经过国家技术监督部门认证水表、气表、热表,即可进入建筑安装,相关部门没有利益而言。在反腐及体制改革之前,很多政府部门相关部门,都会想很多方法为部门、团体、个人创造财富,从而衍生出很多管控部门,对计量仪表新技术应用,开始管控,出台了“CJ城建标准”、“JG建筑工程标准”等很多标准,并设置了“准入立案制度”等等,不论这个标准和制度是否起到了主动管理作用,其中借助公共权力和公共资源敛财做法,已经极大减弱了这种制度权威性,因为这么做法已经给企业带来巨大经济负担,并在招投标活动中,有些用金钱换取立案证、标准参编单位声誉作为标准加分行为,已经严重破坏了商业公平交易环境,期待政府尽快进入微观环境体制改革。鉴于很多标准均为行业推荐标准,并没有强制性,所以,对行业发展并不能起到更多实质作用,反而造成了大家都看中了组织起草标准好处,结果政出多门,标准相互剽窃,逻辑十分混乱,以至于让企业无法适从,出于无奈,很多企业只能依照实际情况,制订企业标准。所以说,住建部体系,在水气热远程抄表项目标竞争中,不会产生实质性影响,与国家电网和工信部竞争中,处于劣势,但在智慧城市应用中,相关部门作用是不能小视。实践中,在公共事业水气热计量仪表领域,住建部CJ/T-188对计量仪表数据传输,具备一定影响,但这个标准只是用于计量仪表与中继装置之间当地通信协议,一旦采取NB-IoT“点对点”通信技术,这个标准影响力将十分有限,所以,从住建部角度,希望在公共事业电水气热远程抄表新兴行业中起到主导作用,但心有余力不足,住建部相关部门都各自为政,没有形成协力,加之各部门之间利益之争,造成其公信力下降,所以在NB-IoT技术应用竞争中,不会有实质性能力,但住建部能够作为合作搭档,在智慧城市建设中进行合作,所以,住建部及相关部门不足以成为NB-IoT技术应用竞争对手。2

发改委、能源局及国家电网企业初,国网营销【82】号文件首次在国内提出制订水、气、热、电四表合一采集方案。7月6日,国家发改委和国家能源局联合公布《关于促进智能电网发展指导意见》,强调要“支持水、气、电集采集抄,建设跨行业能源运行动态数据集成平台,激励能源与信息基础设施共享复用。”8月13日,国网营销计量【】16号文件《国网营销部关于加紧推进四表合一采集应用工作通知》,给出国网四表集抄技术规约,并在全国26个省市区进行114671户四表合一建设计划。2月24日,国家发改委、国家能源局和工信部印发《关于推荐“互联网+”智慧能源发展指导意见》,指出要“实现电能、热力、制冷等能源消费实时计量、信息交互与主动控制。丰富智能终端高级量测系统实施功效,促进水、气、热、电远程自动集采集抄,实现多表合一。”末,由中国电力企业联合会编制团体标准《电、水、气、热能源计量管理系统》提交报批。

以上信息及文件公布表明了国家层面对“互联网+智慧能源”发展下四表合一项目标大力支持。现有试点项目覆盖了河北、河南、山东、山西、湖北、湖南、浙江、江苏、甘肃、广西、四川、内蒙古、新疆、青海、云南、吉林、北京、上海、天津、重庆等省市,项目表计数量从几百到几万不等,在试点项目之后,水、气、热、电表集采集抄会逐步走向大规模普及。10月26日,山东济宁供电企业收到济宁中山公用水务有限企业支付首笔代抄表手续费15万元,在国家电网企业系统首家收获了“多表集抄”商业运行第一桶金,为全方面推进“多表集抄”商业运行起到示范带动作用。电力抄表场景气氛用户测通讯和配网通讯系统,电力负荷监控系统频段采取230MHz+1.8GHzTD-LET专网。用户电表远程抄表采取过很多技术,抄表频率目标是15分钟一次此案机和上传,天天96个点,方便实现电网在线监测控制,电力联合会新团体标准则将这个指标提升到5分钟采集并上传一次。在居住集中地方,主要采取集中式抄表,主要有电力光纤集抄和GPRS集抄(占比超出50%),因为电力抄表供电不是问题,数据量相对较大,现在还未体会到电力抄表利用NB-IoT需求,况且要改变几十年形成业务体系,不是哪个领导能够决定。国网四表集抄相关情况:推进"四表合一采集"正逢其时。国网早在用电信息采集系统进入后期,为深入发挥由巨款建设用电信息采集系统价值,综合利用社会公共资源,提升社会公共服务水平,处理为民服务"最终一公里"问题,有计划地安排推进"四表合一采集"。,国网企业,经省,地到县供电部门明文布署,提出"四表合一采集"经典技术方案和标准化设计,并有国家发改委,国家能源局和工信部联合下发«关于推进"互联网+"智慧能源发展指导意见»明文支持,地方政府及行业主管部门理应主动协调。能够说,推进"四表合一采集"处于很有利地位。●国网工程资金有实力,同时,国网要求:"主动争取政府资源,力争将"四表合一采集"纳入智慧城市建设范围,将相关建设费用纳入新建居民区供电工程配套费政策范围,将电,水,气,热表安装位置和采集布线等建设要求纳入新建小区相关设计和建设标准",保障各地"四表合一采集"工程准期完成。不过,国网营销部文件要求:"智能水,气,热表计采购安装,由相关企业依照各自需要分别负责"。实际上,避开了难题。

●"四表合一采集"应用工作,"以城镇新建居民小区为重点,找准政府重视,企业主动和智慧城市建设等重点区域"。可见,"四表合一采集"短期或局部效应显著,对水,气,热行业大量早期表计采集工作,未提出一个说法。

●"四表合一采集"从功效上看,还是远程抄表。国网营销部文件:"推进四表合一采集应用工作,继而开展代抄,代收,不停创新商业合作模式"。对水,气,热行业在线生产运行监测系统需求,供电部门不介入。

●推广"四表合一采集"还有一些技术问题需要处理,水,气,热行业数据对等保密方法,从国网用电信息采集系统索取数据接口及通信协议等。以上能够看到,国网推进"四表合一采集"有一定主动带动作用,但在推广应用范围,资金投向,推广目标设计上有较大不足,对推进水,气,热行业集抄系统整体发展推进力不足。现在国网已经布署了3亿多台电量采集装置,正试图将水、气、热计量数据全部经过现有通道,实现数据集中采集和传输,现在在全国已经完成数百万户集中采集,即使在推广中,已经碰到天花板,需要处理出现问题,但就电能计量角度,要改变现实状况转为采取NB-IoT,也只是一些人异想天开。国网利用其强大经济实力,在四表集抄中,给全国基层电力企业下达行政命令作为考评业绩一项内容,同时辅以每加入一户水或气或热计量仪表进入通道给予120元资金支持,这么对调动基层电力企业主动性,起到极大促进作用,预计在今年,国网可能要完成大约500万户四表集抄任务,到完成3000万户,这基于国网几十年形成通讯网络优势,不可能因为NB-IOT出现,产生显著影响,所以,国网是NB-IoT应用推广中最强大竞争对手。国网利用遍布全国城镇网点体系,以及资助政策,不停加大四表集抄力度,但伴随工作推进,已经出现障碍,那就是,电力部门向自来水,燃气,热力部门提供抄表通道,在完成试点阶段,基于新建住宅提前规划,基本有效达成了目标,但在后期大规模推广过程中,让水、气、热企业大量采购智能远传表也基本是不可能,另外,对于复杂建筑环境,也不是左右智能表都能适应,所以,要与国网四表集抄争夺水气热用户经过NB-IoT实现集抄,需要在自来水、燃气、热力企业没有资金实力购置智能表角度入手处理问题。对于电能计量是否能引入NB-IoT,这个能够参考水、气、热引入NB-IoT模式进行,也无不可能,事在人为,关键在于怎样策划,怎样平衡各方利益。3

工信部三大移动通讯运行商窄带蜂窝物联网NB-IoT是业界公认最适合运行商布署物联网技术。伴随移动通信标准化组织3GPP在今年6月宣告完成NB-IoT标准制订工作,基于授权频谱低功耗广域网络(LPWAN)技术在蜂窝通信阵营内部取得了标准上统一,这为通信运行商抵抗以LoRa、Sigfox、RPMA等非授权频谱技术建网威胁扫除了标准障碍。所以,包含中国三大运行商在内全球主流运行商纷纷加大了NB-IoT推进力度。暂不论NB-IoT商业模式在哪里,赢利点在哪里,三大运行商,谁也不希望在新一轮竞争中输给对方,所以,各企业都在主动布署NB-IoT网络,无形中,对国家电网企业实施四表集抄,带来了新冲击,对住建部等标准单位花费巨额资金编制各类标准,产生了颠覆作用。系统内竞争通信业坐享人口红利、从业者相安无事各自增加时代已经一去不返。行业增加曲线已经抵达刘易斯拐点,存量竞争时代降临;移动互联网时代,OTT业务加速着基础业务迭代;数据流量爆炸式增加与营收增加之间形成巨大“剪刀差”……“再不转型就老了”成为悬在电信运行商头上达摩克利斯之剑。●中国移动:10月30日,中国移动宣告其成为全球第一个完成端到端NB-IoT试验室测试运行商,下一步将进入外场测试。按照中国移动规划,在第四季度基于蜂窝物联网技术建设网络会开始商用。●中国电信:在天翼智能终端交易博览会上,中国电信董事长杨杰表示中国电信将于上六个月建成覆盖全网基于800MNB-IoT网络,同期也将支持eSIM以促进中国电信物联网从过去基础微弱走向行业前列。

●中国联通:在中国智能终端技术大会暨中国智能硬件开发者大会上,中国联通网络技术研究院物联网研发中心总监胡云表示,今年是联通NB-IoT试点年,明年是商用元年。现在中国联通大规模NB-IoT外场试验计划已经开始开启,并计划今年在上海建设千站规模,能够满足整个上海主城区覆盖。三大运行商不约而同地都将作为NB-IoT商用元年,主要是彼此之间市场竞争需要。按照工信部统计,截止到今年9月末,全国移动电话用户总数已达成13.16亿户,4G用户占比也已高达52%,所以在人与人之间通信相对饱和市场环境下,三大运行商均将物与物之间连接——即物联网视为下一个增加点和竞争高地。为在市场上抢占先机,三大运行商一哄而上以激进姿态开启NB-IoT网络试验和商用计划,并将NB-IoT快速升温为通信行业热点。三大运行商冒着风险激进地推进NB-IoT网络建设,主要还是来彼此相互竞争需要,每一家都想要经过跑马圈地来打造物联网时代网络垄断优势,这暴露出还是运行商传统管道思维:迷信连接价值,相信更加快建网速度和更强连接能力就意味着更大话语权。其实中国移动原董事长王建宙早在就提出了“物联网颠覆价值链和生态链”观点,认为物联网带来最大改变是价值链改变和生态系统改变,产业价值从连接层上移到了平台层和应用层,运行商应该顺应这一改变,将竞争中心从以网络为主转向平台和应用。从NB-IoT建网投入来看,中国电信总经理杨小伟在世界互联网大会论坛上透露中国电信将在上六个月完成30万FDD基站建设,并同时实现800MHzNB-IoT全网覆盖;而对于中国移动和中国联通而言直接升级其现网GSM基站来支持NB-IoT虽是较为省钱建网方式,但考虑到两家运行商GSM基站开网时间久远,尤其是物联网需求集中城区基站在网运行时间更长,这些破旧设备支持升级百分比很低,所以其新建站投入与旧站升级成本相对于中国电信也少不了多少。另外,物联网设备无处不在,比手机有更高覆盖能力要求,当年中国移动为支持其高峰时期5亿2G用户所布

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