什么是NB-IoT?

物联网中有很多无线通信技术,主要分为两类:一类是Zigbee,WiFi,蓝牙等短距离通信技术,另一类是LPWAN(低功耗广域网)和WAN技术。LPWA可进一步分为两类:一类是LoRa和SigFox处理未授权频谱的技术,另一类是3GPP在授权频谱下支持的2G/3G/4G蜂窝通信技术,如GSM,LTE CAT 1,  LTE Cat M1,NB IoT。

NB-IoT:是指窄带物联网技术( NarrowBand Internet of things)。NB-IoT专注于物联网低功率广泛覆盖。它是一种可以在世界范围内广泛使用的新技术。NB-IoT可使用许可频段,频段或独立的运营商保护三种部署,与现有网络共存。

NB-IoT是物联网的一项新技术。由于其低功耗,稳定的连接,低成本和优秀的架构优化,它引起了很多关注。作为NB-IoT技术开发的领导者,华为也受到技术界的高度关注。

NB-IoT芯片的原型和型号

NB-IoT芯片制造商主要来自GSM/LTE调制解调器,并且还具有类似于WiFi/BT的MCU。未来,将有更多的NB-IoT芯片制造商参与其中,并有望在今年进入竞争激烈的价格状态。

NB-IoT芯片制造商:

1.高通(Qualcomm)【总部】:美国【芯片型号】:MDM9206 

高通正与模组厂商合作,以便其开发人员通过其Gizwits IoT平台连接并访问Web服务。高通2017年3月发布的MDM9206芯片,已于5月底实现量产。MDM9206是一款面向LTE物联网的多模芯片,集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三种技术,是首款支持多模的芯片。该芯片支持Cat-M1和Cat-NB1 LTE的全球所有频段,集成了GPS、GNOSS、北斗和伽利略全球导航卫星定位服务,可实现低成本、低功耗、低带宽、广覆盖的物联网产品与服务。

2. 华为海思【总部】:深圳【芯片型号】:Boudica 120/Hi2110、Hi2150、Boudica 150

华为海思在收购Neul并推出第一款NB-IoT芯片Boudica 120后,海思持续推出第二代NB-IoT芯片Boudica 150,并承诺到2018年底其芯片将全面覆盖中国市场。 Boudica 120/Boudica 150芯片是华为物联网芯片的旗舰产品。Boudica120芯片由台积电代工,基于ARM Cortex-M0内核的超低功耗SoC芯片,并搭载了Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统。华为目前进军NB-IoT市场的策略是先将NB-IoT芯片尽可能搭载到各种设备中,然后通过设备获得数据,进而为其大数据业务服务。

3.紫光展锐 【总部】:上海,【芯片型号】:RDA8908A、RDA8909、RDA8910、RDA8911 

紫光展锐旗下锐迪科已推出RDA8908A、RDA8909和RDA8910,RDA8909是一款双模芯片,集成了2G、NB-IoT两种通信技术,符合3GPP R13的NB-IoT,可通过软件升级以支持最新的3GPP R14标准;而RDA8910则是一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品。

4.中兴微电子【总部】:深圳【芯片型号】:RoseFinch7100

2017年9月,中兴微电子发布了NB-IoT原型芯片兼全球首款全功能全频段NB-IoT芯片RoseFinch7100。RoseFinch7100具有极低的功耗设计、高能效协议处理器、开放应用处理器和全局安全四个方面的特点。在功耗方面,RoseFinch7100已经做到了睡眠功耗2μA。

5.英特尔(Intel) 【总部】:美国【芯片型号】:XMM 7115、XMM 7315

英特尔XMM 7115英特尔XMM 7115调制解调器用以支持业界首款基于窄带IOT(NB-IOT)的设备和应用。NB-IOT是一项用于定义3GPP Release 13的全新低功率广域(LPWA)技术。3GPP Release 13利用现有的LTE移动网络来更有效地连接到难以触及的设备,而这些设备只需要偶尔报告少量的数据。

英特尔XMM 7115可以与传感器、智能电网电表等低功耗端点设备集成,为需要长电池寿命的设备提供低于200 Kbps的下行峰值数据速率。因此,它非常适合互联细分市场,如能源、农业和运输。

6.Altair 【总部】:以色列 【芯片型号】:ALT1250 

Cat-M和Cat-NB1,集成GPS以及蜂窝物联网模块中的90%组件,如RF,基带,前端模块,功率放大器,滤波器和开关,都已集成到ALT1250中。

7.赛肯(Sequans)  【总部】:法国 【芯片型号】:Monarch SX 

基于Sequans的Monarch LTE-M/NB-IoT平台,具有基带,RF,RAM和电源管理,并集成:

  • ARM Cortex-M4处理器
  • 用于音频和语音应用的媒体处理引擎,包括支持LTE-M上的VoLTE
  • 低功耗传感器集线器
  • GPU和显示控制器
  • 适用于USB,屏幕,麦克风,电池,GNSS,SIM卡,安全元件,Wi-Fi,蓝牙低功耗,键盘,加速度计,陀螺仪等物联网接口传感器。
  • 单芯片FC-CSP封装

8.Nordic 【总部】:挪威【芯片型号】:nRF91

2018年1月,Nordic发布了首款NB-IoT/LTE-M双模芯片和模组nRF91系列,成为继Altair、Sequans和高通之后国外第四个发布商用NB-IoT版本的芯片公司。Nordic的nRF91系列是一款支持3GPP R13规定的LTE-M/NB-IoT双模的芯片,集成了ARM Cortex-M33主处理器,ARM TrustZone安全技术和GPS辅助定位等功能。Nordic发布的产品方向反映出NB-IoT和传统基带芯片消费市场的差异。传统的基带芯片市场主要由高通主导,而联发科的芯片在亚洲地区颇受欢迎,它们的业务模式是和手机制造商合作供应芯片。

9.GCT 【总部】:美国【芯片型号】:GDM7243i 

GCT的GDM7243i具有灵活的架构,可支持LTE类M1/NB1/EC-GSM与Sigfox的无线物联网连接,是全球首款“混合”的解决方案。GDM7243i集成了射频,基带调制解调器和数字信号处理功能,提供小型,低功耗,高性能,高可靠性和成本效益的完整4G平台解决方案。此芯片可用于多种NB-IoT应用,如智能公用事业计量表,智能汽车,家庭,城市,医疗保健等。

10.联发科(MTK) 【总部】:台湾【芯片型号】:MT2625、MT2621

联发科发布了MT2625和MT2621两款芯片。MT2625是一款支持NB-IoT R14的系统单芯片,高度集成NB-IoT调制解调数字信号处理器、射频天线及前端模拟基带,ARM Cortex-M微控制器、伪静态随机存储器、闪存与电源管理单元,面向家庭自动化、智能抄表及其他静态或移动型物联网应用。

MT2621是一款双模物联网系统单芯片,支持NB-IoT R14与GSM/GPRS,采用的是32位ARMv7 MCU架构,仅有单个CPU核心,其具备高度整合的连接平台,运用单一SIM卡与天线便能连接到两种搭载双待功能的蜂巢式网络。主要面向超低功耗自动化应用、IoT物联网应用,比如可穿戴设备、安全传感器等。

NB-IoT模块供应商:

1.移远(Quectel)

总部:上海
主要:Quectel Wireless Solutions是全球领先的GSM/GPRS,UMTS/HSPA /(+),LTE和GNSS模块供应商。

主要NB-IoT模块型号:BC95-B20/B8/B5/B28
带NB-IoT芯片:HUAWEI Hass Boudica

主要NB-IoT模块型号:BG96模块
NB-IoT芯片使用:高通MDM9206

2.高新兴物联

总部:深圳
主要工作:无线连接和服务越来越智能,更安全可靠,产品包括各种格式和包装产品,汽车网络通信模块,通信终端产品行业专用终端和物联网解决方案,以及不断创新,卓越的品质得到了国内外业界的认可。

主要NB-IoT模块型号:ME3612, ME3616
NB-IoT芯片使用:MTK2503, 高通MDM9206,

3.Ublox

总部:美国

主要NB-IoT模块型号:SARA-N201
带NB-IoT芯片:HUAWEI Hass Boudica

4. 利尔达(Lierda)

总部:深圳

主要NB-IoT模块型号:NB05-01
使用NB-IoT芯片:HUAWEI Hass Boudica

5.有方(Neoway)

总部:深圳
主要致力于无线应用需求的开发和实现,为工业模块LTE,WCDMA,EVDO,GPRS,CDMA,1X等短距离无线通信标准和工业网络解决方案提供专业产品,研发产品规划,工业设计,结构,硬件,软件,测试,ID物流,设计系统完整,核心研发团队来自国内行业领先的无线通信企业。

主要NB-IoT模块型号:N20/N21
NB-IoT芯片:高通MDM9206, MTK

6. 移柯(MobileTek)

总部:上海
主要为GSM/GPRS,WCDMA/LTE,NB-IoT,GPS/GNSS模块的行业领先供应商。该公司致力于提供智能和非智能无线模块产品和应用。

主要NB-IoT模块型号:L700
NB-IoT芯片使用:高通MDM9206

7.  芯讯通(Simcom)

主要:世界领先的M2M模块和解决方案提供商。一直致力于提供GSM/GPRS /EDGE,WCDMA/HSPA/HSPA +,CDMA 1xRTT/EV-DO,FDD/TDD-LTE无线蜂窝通信和GPS/GLONASS/BEIDOU卫星定位等技术平台模块或终端级解决方案。

主要NB-IoT模块型号:SIM7000C
NB-IoT芯片使用:高通MDM9206

8.龙尚(LONGSUNG)

主营:世界领先的信息和通信解决方案提供商。基于物联网解决方案的应用,提供GSM/GPRS/EDGE,WCDMA,CDMA1X/EVDO,TD-SCDMA和LTE全系列无线通信模块和无线通信模块。

主要NB-IoT模块型号:使用的A9500
NB-IoT芯片:高通MDM9206

9.中国移动

总部:重庆
主营业务:由中国移动通成立的全资子公司。物联网服务的支撑剂,专用模块和芯片提供商,以及物联网特殊产品的推动者。

主要NB-IoT模块型号:M5310
带NB-IoT芯片:HUAWEI Hass Hi2110

10.联想(Lenovo)

主营:领先的智能物联网服务商。

主要NB-IoT模块型号:使用的C1100
NB-IoT芯片:Q ualcomm  MDM9206

11. 广和通(Fibocom)

总部:深圳
主营:无线通信模块和解决方案提供商。Fibocom品牌产品涵盖LTE,NB-IoT/eMTC,HSPA +和GSM/GPRS无线通信模块和解决方案。主要股东包括全球最大的个人电脑零件和CPU制造商英特尔。

主要NB-IoT模块型号:Fibocom N50
使用的NB-IoT芯片:Intel XMM7115

12.泰利特(Telit)

总部:英国伦敦
主要:泰利特是实施物联网的全球领导者。

主要NB-IoT模块型号:ME910C1
使用的NB-IoT芯片:Intel

13. 美格(MEIG)

总部:深圳
主营业务:公司的核心业务是基于物联网智能终端,无线通信模块(M2M)和智能硬件研发,生产的新一代信息技术和远程无线数据传输技术和销售,以及精密模具开发和精密模块的生产和销售。

该公司的物联网智能终端,LTE模块产品和无线数据解决方案已应用于安防监控,移动支付融资POS,车载(智能)后视镜,DTU,充电桩,警务,物流手持等领域。领域。精密零件业务已进入中国顶级消费品牌的核心供应商行列。

主要NB-IoT模块型号:SLM151/SLM152
NB-IoT芯片使用:Qualcomm

14. 骐俊(Cheerzing)

总部:厦门
主营产品:专注于定位服务和无线通信技术综合网络解决方案提供商,为GNSS / GPRS定位终端客户需求自主设计,研发,GSM / GPRS系列,WCDMA系列,LTE系列无线通信终端等定制产品及相关软件技术,可广泛应用于智能家居,智能交通,智能公共移动支付,网络细分等领域。

主要NB-IoT模块型号:使用的ML3500
NB-IoT芯片:Qualcomm

15.Sierra Wireless

总部:加拿大
主要:在无线市场提供硬件,软件和服务,为客户提供创新,可靠和高性能的解决方案。

主要NB-IoT模块型号:WP7700/WP7702
NB-IoT芯片:Altair

16.Gemalto

主要NB-IoT模块型号:未知
NB-IoT芯片:Sequans

关于NB-IoT的十个问题和答案

Q1:您需要SIM卡吗?
答:需要说明的是,NB-IoT芯片目前的发展仍然需要运营商网络的支持,以及对SIM卡的需求。
也就是说,NB-IoT模块需要每个国家/地区指定的网络许可证。SIM卡绑定到IMEI号码。

问题2:国内外运营商如何划分NB-IoT频段?
答:世界上大多数运营商使用900MHz频段部署NB-IoT,部分运营商部署在800MHz频段。
中国联通的NB-IoT部署在900MHz和1800MHz频段,目前只能测试900MHz。为了建立NB-IoT物联网,中国移动将获得FDD许可,并允许现有的900MHz和1800MHz频段进行耕作。中国电信的NB-IoT部署在800MHz频段,频率仅为5MHz。

问题3:国内运营商必须使用的NB-IoT频段是什么?
– 答:中国联通在2016年推出7个城市(北京,上海,广州,深圳,福州,长沙和银川)推出基于900MHz和1800MHz的NB-IoT外场规模网络测试,以及超过6个商业应用示范。2018年将开始全面推动国家NB-IoT商业部署。中国移动计划于2017年启动NB-IoT商业流程。中国电信计划在2017年上半年部署NB-IoT网络。华为联合六家运营商(中国联通,中国移动,沃达丰,西班牙电信,阿联酋电信) ,意大利电信)在全球设立了六个NB-IoT实验室,专注于NB-IoT业务创新,行业开发,互操作性测试和产品兼容性验证。

问题4:支持TDD LTE的NB-IoT标准?
答:目前,FDD LTE系统支持NB-IoT技术,TDD LTE系统目前不支持NB-IoT技术。
大多数NB-IoT的物理层设计遵循LTE系统技术,例如SC-FDMA的上线和下行链路OFDM。LTE协议用于高级协议设计,以增强其小分组,低功率和大连接功能的功能。核心网络部分基于S1接口连接,支持两种独立部署和升级部署方式。

问题5:NB-IoT支持基站定位?
答:R13不支持基站定位,但运营商网络可以制作私有节目,如基于小区ID的定位,不会影响终端,只需要增加定位服务器和与基站的连接。
R14计划进行定位增强以支持E-CID,UTDOA或OTDOA,运营商希望小于50米。
如果从终端的复杂性来看,UTDOA更好,因为对终端几乎没有影响,而在覆盖增强(基站164dB)的情况下,UTDOA(上行链路)功耗更低; 如果大多数场景不需要覆盖增加,从网络容量的角度来看,OTDOA(下行链路)会更好。

问题6:NB-IoT使用了哪些调制和解调技术?
答:下行链路是OFDMA,副载波间隔是15kHz。上线使用SC-FDMA,单音:3.75kHz / 15kHz,多音:15kHz。它只需要支持半双工,并具有单独的同步信号。终端支持单音和多音功能的说明。MAC / RLC / PDCP / RRC层处理基于现有的LTE过程和协议,并且物理层被优化。

问题7:NB-IoT基站的连接用户数和活跃用户数是多少?
答:NB-IoT的上行容量比2G / 3G / 4G高50~100倍。在同一基站下,NB-IoT可以提供比现有无线技术多50~100倍的接入。在200KHz频率下,根据模拟测试数据,单个蜂窝小区可以支持5万个NB-IoT终端接入。

Q8:NB-IoT基站的覆盖范围是什么?
答:NB-IoT比LTE和GPRS基站增加了20dB的增益,并且预计将覆盖地下车库,地下室,地下管道等无法到达的地方。根据仿真测试数据,在独立部署模式下,NB-IoT覆盖容量高达164dB,内部和保护带的部署,仍然需要模拟测试。

Q9:NB-IoT的上下传输率是多少?
答:NB-IoT射频带宽为200kHz。下行速率:大于160kbps,小于250kbps。上行速率:大于160kbps,小于250kbps(多音)/ 200kbps(单音)。

Q10:NB-IoT是否支持语音?
答:在没有覆盖增强的情况下,NB-IoT支持Push to Talk的声音。以20dB覆盖增强的场景只能支持类似的语音邮件。NB-IoT不支持VoLTE,后者对时间延迟来说太高了。高级协议栈需要QoS保证,这将增加成本。

NB-IoT技术应用场景:

  • 1.公用事业:智能水表,智能供水服务,智能燃气表,智能热量表。
  • 2.智能城市:智能停车场,智能路灯,智能垃圾桶,智能坑盖。
  • 3.消费电子:独立可穿戴设备,智能自行车,慢病管理系统,老人管理。
  • 4.设备管理:设备状态监测,白色家电管理,大型公共基础设施,管道安全监控。
  • 5.智能建筑:环境报警系统,中央空调监控,电梯物联网,人防空间覆盖。
  • 6.指挥物流:冷链物流,集装箱跟踪,固定资产跟踪,金融资产跟踪。
  • 7.农业与环境:农业物联网,畜牧业,空气实时监测,水质实时监测。
  • 8.其他应用:移动支付,智能社区,智能家居,文物保护。

NB-IoT的应用分为四个方面:公共服务,个人,行业,新技术和新业务。

公共服务领域首次将水,电,煤气表智能测量,公共停车管理和环境监测列为切入点。

在您的个人生活中,家居,智能可穿戴设备,儿童和老人护理,宠物跟踪和智能家居中的消费电子产品我不认为这是NB-IoT的主要应用场景,但是孩子们的老人护理和宠物跟踪非常有前途。商业模式创新也有潜力。

在工业制造领域,生产过程的监控,物流运输,农业生产等应用领域,NB-IoT的应用场景具有很大的想象力,但现在工业现场控制通信技术的突破有一个任重而道远,这是一个蓝海市场,但在短期内很难看到成功应用案例的规模,除非中国移动或华为收购制造公司做整个演示过程,或免费在外面的行业只浮在表面上。然而,在农业领域,NB-IoT具有广阔的发展空间。农业本身在很多环节中高度分散,信息化程度不高,

至于新技术和新业务,我们现在可以看到它是一款共享自行车。可以扩展的智能硬件并不多,因此在这个领域很难用完规模应用。