作者:司郎清

物联网智库 原创

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导  读

中国移动为全球第一大通信运营商,在网络建设、平台能力、生态构建、技术发展方面领先布局,并在积极推进中低速物联网业务与各垂直行业加速融合,在NB-IoT和4G Cat．1领域持续保持领先市场地位,与中低速千行百业共同发展。

去年5月,工信部正式发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》。作为2020年度专门针对物联网领域的首个文件,工信部25号文首次以公开发文形式正式提出2G/3G要迁移转网,明确中低速物联网应用开始向Cat．1和NB-IoT网络迁移。

时隔一年,国内中低速物联网产业的发展可谓迅猛。根据工信部最新数据,截至2021年4月底,国内三家运营商移动蜂窝物联网连接数已达12．36亿,仅前4个月就实现了比上年末净增1亿的亮眼成果,其中中低速物联网连接占比高达约90%。此外,据知名物联网市场调研机构IoT Analytics发布的最新数据显示,2020年中国NB-IoT在新增的模组出货量中已有54%份额, Cat．1份额也已达到12%,超过2G模组10%的份额,3G模组份额仅剩2%。

图:2020-2021年4月末蜂窝物联网终端用户情况

由此可见,物联网市场连接格局在短短一年内便发生了翻天覆地的变化,其中以NB、Cat．1为代表的中低速物联网连接更是一马当先,成为移动蜂窝物联网构成中的绝对主力。

做优新能力,中低速物联网网络能力持续演进升级

2016年6月,随着3GPP冻结了NB-IoT首个标准,第一个专用于物联网领域的蜂窝网络技术由此问世。在此之后,NB-IoT的发展驶入快车道,基于R13标准的NB-IoT网络、芯片和模块陆续得到商用,并在市场上渐呈繁荣之势。据GSMA统计,截止当前,全球共有106张NB-IoT商用网络。

然而,随着物联网市场的不断发展,NB-IoT的第一代R13协议目前已经不能满足不断丰富的物联网应用对NB-IoT性能的需求。再者,由于GPRS的频谱效率较低,需要能够支撑高通信速率的物联技术来替代2G/GPRS,以加速GSM频谱的重耕。2018年6月,华为发布了全球首个基于3GPP R14协议的NB-IoT商用版本。

相较于R13版本,R14版本在技术性能上具有全方位优势,其中网络速率提升3-5倍、接入能力提升2-8倍、功耗降低80%+。值得强调的是,R14版本新增两大定位能力,其中E-CID指纹定位在NB-IoT终端不支持GPS功能时可利用LTE指纹数据库获取终端的地理位置信息,OTDOA可实现基于网络辅助的定位,用于定位UE的经纬度地理位置信息。同时,R14版本还部署了基于SC-PTM的广播机制,可应用于软件升级、并发控制等场景。另外,R14版本支持多载波升级,可对热点区域容量按需扩容,有效解决了高并发/潮汐效应带来的周期性容量挑战。实测证明,R14版本较的上下行传输速率从R13版本的42．5/85．6kbps上升至148．89/99kbps,上下行速率分别提升了250%和16%,传输速度已经达到甚至超过2G/GPRS。此外R14版本的节能特性则使功耗由284．18 uAh降低至47．67 uAh,比R13进一步降低了83．23%。

不仅如此,业界还期待R14版本后NB-IoT网络性能可以持续演进增强。华为公司FDD产品线副总裁方向表示,在R15、R16及后续演进版本中,NB-IoT网络还丰富了很多关键技术能力,使得NB-IoT网络可兼顾存量终端功耗、扩展应用场景,在支撑物联业务规模上量的同时兼顾提升频谱效率。值得一提的是,NB-IoT R16版本的用户级寻呼短周期技术能进一步显著提升NB-IoT网络的容量、时延和低功耗性能,助力使能控制类业务在NB-IoT网络上规模承载和落地应用。

对于NB-IoT的技术演进,国内运营商和通信设备厂商正在率先积极响应与实践,将最新的NB-IoT标准技术部署至现网。以中国移动为例,已于2020年12月在国内率先完成全网R14版本升级,成为目前国内唯一一家全网规模升级R14的运营商,此外中国移动还率先在国内提前引入和升级部署了R15、R16版本中的部分关键技术,包括:R15版本的SPS、连接快速释放(Quick Release)、基于宽松时延的小区重选、多载波组网等,使得NB-IoT网络不但上行时延可降低20%,还可根据基站负载情况,实现NB-IoT载波自适应收缩扩张、NB-IoT与LTE共享空口频谱资源,最大化频谱效率;R16版本中的用户级寻呼周期,针对金融POS、共享设备等时延敏感类业务可采用短寻呼周期,NB-IoT终端寻呼周期从2．56s降低至0．32s,降低下行时延40%,甚至超过了2G/GPRS的平均寻呼时延。

除了NB-IoT,未来的中低速物联网业务还包括以LTE Cat．1技术为代表承载的中速率物联网业务。在Cat．1方面,目前我国已经具备全球规模最大、覆盖最完善的LTE网络(TDD+FDD),全国4G基站数量达到575万个,均可支持Cat．1终端接入,其中仅中国移动一家的4G基站建设总数就占到国内4G基站总数的50%以上。