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物联网大发展时代,NB-IoT终端芯片EC616竞争力体现在何处?

木马童年 2019-5-16 11:25 5 0

近日,工信部、国资委印发《关于开展深入推进宽带网络提速降费、支撑经济高质量发展2019专项行动的通知》。其中特别提出,面向物流等移动物联网应用,需要进一步升级NB-IoT(窄带物联网)网络能力,持续完善NB-IoT网 ...

近日,工信部、国资委印发《关于开展深入推进宽带网络提速降费、支撑经济高质量发展2019专项行动的通知》。其中特别提出,面向物流等移动物联网应用,需要进一步升级NB-IoT(窄带物联网)网络能力,持续完善NB-IoT网络覆盖。建立移动物联网发展监测体系,促进各地NB-IoT应用和产业发展。

另外,针对NB-IoT应用案推广,还鼓励行业间、产业链各方加强合作,推动车联网、工业互联网等应用规模发展,以支撑智能制造。

物联网大发展时代,NB-IoT终端芯片EC616竞争力体现在何处?

物联网与NB-IoT

物联网是一项近年来快速发展的新兴技术,已经在智能家居、智能表计、共享经济、智慧城市、消费电子等领域得到广泛应用。物联网是互联网的延伸和扩展,具体来说,它将各种信息传感设备与互联网结合起来,实现任何时间、任何地点,人、机、物的互联互通。

物联网通信技术指物联网中物与物之间的通信技术(本文特指无线通信技术),以通信距离分类,可分为短距通信和广域通信,如图1所示。

物联网大发展时代,NB-IoT终端芯片EC616竞争力体现在何处?

图1:物联网通信技术

NB-IoT是华为等网络设备商以及全球各大通信运营商主导的,3GPP组织标准化的窄带蜂窝物联网通信技术,因其低成本、低功耗、广覆盖和海量连接的特点备受关注。

NB-IoT的优势和挑战

NB-IoT从2017年6月商用以来,发展迅速,中国三大运营商基本实现了全国覆盖,海外也建成了60多个NB-IoT网络。市场和应用方面,连接数已达2000万,多个百万级应用落地,一些应用正在冲击千万级,预计2019年连接数将达到一个亿。与此同时,一些应用场景类似的广域物联网通信技术也在推广过程中,也取得不错的关注度,LoRa是其中之一。NB-IoT和LoRa的简要对比如下:

1)LoRa没有移动性,通信局限于一片固定区域。NB-IoT从一个小区到另一个小区还能继续通信,支持全国漫游。

2)LoRa为外国公司私有技术,具有一定专利和政策风险。NB-IoT是华为等网络设备商和运营商主导制定的3GPP标准,免收专利费或专利费用低。

3)大规模无线通信网络的部署、优化和运营难度极大,尤其是用户数达到一定规模,不同用户业务并发和管理,不同网络以及用户间的干扰都面临很多问题。LoRa需自己建网,采用未授权频段,抗干扰能力弱,缺乏统一网络规划管理,通信质量无法保障,技术和标准的成熟度有待检验。而NB-IoT由运营商统一建好网络,用户只需购买终端接入(类似手机),同时,NB-IoT是3GPP 4G标准的低功耗和低成本演进,技术和标准较成熟。可以说,由经验丰富的运营商部署和维护是NB-IoT的最大优势。

4)终端芯片的成本和功耗与具体设计实现相关,LoRa和NB-IoT之间无确定差别。

物联网大发展时代,NB-IoT终端芯片EC616竞争力体现在何处?

我们认为NB-IoT最大的挑战还是来自同宗同源的蜂窝通信技术,比如2G和4G。NB-IoT的产生源于四个需求,即低成本、低功耗、广覆盖、海量连接。然而, NB-IoT在发展初期,广覆盖和海量连接的优势体现不出来。比如当前阶段,NB-IoT网络覆盖显然不及成熟的2G和4G网络,虽然NB-IoT有覆盖增强技术(支持MCL=164dB),但此技术以多占用网络(时间)资源和增加功耗为代价,适用于个别覆盖差点,不宜给大多数用户使用。

另外,NB-IoT支持海量连接数,但早期的用户数还在2G和4G可支持的范围。并且,即使NB-IoT技术上支持海量连接,但和其他所有无线通信技术一样,还是会受到同一时刻和同一频率,只能有一个用户通信的限制。并发通信上,NB-IoT并无优势。在这样的情况下,如果NB-IoT在低成本和低功耗上,相比其他蜂窝通信无法做到明显的优势,用户的使用意愿就大打折扣。另外,虽说网络覆盖主要依靠运营商解决,但终端芯片如果能优化通信性能,也可以大幅改善用户体验和运营商建网成本。因此,终端芯片的成本、功耗和性能,是NB-IoT产业发展的三个核心要素。

针对性能和功耗,3GPP以及运营商给出专门的测试规范和指标,这是本文接下来的主要内容。

NB-IoT终端测试技术

与其他使用蜂窝技术的产品类似,使用NB-IoT技术的产品在商用前,需经过3GPP标准规定的一致性测试(conformance test)以及运营商的测试和认证。这套严格和完整的测试和认证体系,是运营商和网络设备商从2G发展到5G,拥有几十亿用户和连接,在技术和经验上的集中体现,是每个入网产品的质量及用户体验的根本保证。

一致性测试通过一系列测试用例,检验被测试设备是否满足3GPP标准规定的行为和性能要求。一致性测试分为协议一致性测试,无线资源管理(RRM)一致性测试,以及射频(RF)一致性测试。其中,协议一致性测试检验是否符合协议规定的各种行为(如驻网、建链、重选等),无线资源管理一致性测试检验是否符合协议对测量、时间调整和链路质量监测的精度要求,射频一致性测试检验是否符合协议对接收功率、灵敏度、抗干扰和性能的要求,以及发射功率、质量和频谱的要求。

一致性测试是最基本也是最重要的测试。运营商的测试和认证,一定会包含一致性测试。另外,运营商还会根据自己的需要,加上自己定制的测试用例。以中移动NB-IoT入库测试为例,除了一致性测试,还增加了NV-IoT,功耗、高低温、IPV6,机卡一致性、外场、OneNET云平台等测试。

当然,虽然运营商测试包含一致性测试,不能认为一致性测试只是运营商测试的一个子集。运营商测试中的一致性测试,通常不会遍历3GPP标准定义的所有测试用例。所以,建议除了运营商入库测试,也要找第三方或自测通过所有一致性测试用例。

从测试用例上看,中移动NB-IoT终端入库测试和中移动研究院NB-IoT GTI认证(可选项也需要测试)相互补充,二者一起形成了对NB-IoT终端芯片和产品最完备的测试。

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