基于卫星的nb-iot网络和企业自建私有nb-iot网络,都是通过扩大物联网连接方式,实现“连接未连接的物”,扩大5g大连接的范畴,尽量使物联网通信技术覆盖所有场景。
在《2020全国物联网全景图谱报告》前言中提到,物联网通信技术正在“扩大连接范围,连接未连接的物”。过去几年中,nb-iot作为专用于物联网的通信技术,除了由主流运营商部署外,也在不断扩大部署形式,扩展运营商nb-iot不能覆盖的范畴,力求做到大部分低功耗、大连接的远距离物联网场景都有相应连接方案。
基于卫星的nb-iot
nb-iot一个新的扩展方向是向天基物联网发展,即通过卫星提供全球无处不在的nb-iot网络,这样不论身处海洋还是深山中,都可以实现物联网连接。
初创公司skylo technologies为全球物联网用户提供泛在连接服务,其中一个亮点是计划于2020年夏季推出基于卫星的全球化nb-iot网络,这一nb-iot网络旨在为移动性设备提供服务,主要应用于农业、交通、航海、应急等领域。skylo公司成立于2017年,并于当年年底获得三家机构1300万美元的a轮融资,其中一家机构是谷歌前ceo eric schmidt的风投公司;近日,该公司又获得了软银领投的1.03亿美元的b轮投资。
skylo公司基于卫星的nb-iot网络是采用地球同步通信卫星连接skylo部署在地球上的网关,网络运行频段除了专门的同步卫星通信业务频段外,也运行在3gpp所定义的频段上。这是一个双向通信的网络,除了网关将数据回传给卫星外,由于专有的天线技术,卫星无需额外设备也可以将数据反馈至网关。其中,那些网关是8*8英寸的盒子,一般安装在渔船、火车车厢以及其他场景设备上,网关盒子作为收发器,收集本地传感器数据,并通过卫星网络将数据传输至云端平台。
目前已有大量卫星通信的方案,但卫星通信一般成本很高,而这张nb-iot网络成本并不高。根据skylo公司ceo所述,该网络连接成本比现有卫星通信方案节约95%的成本。具体来说,该网络连接资费大约为每个用户每月1美元,硬件成本即网关低于100美元。skylo公司的卫星nb-iot网络首先在印度提供服务,首家客户是印度铁路公司,印度铁路公司将在其车厢安装skylo的网关,使用skylo的nb-iot网络。
根据gsma发布的数据,截止2020年1月,全球已有92张商用nb-iot网络。在全球主流运营商都部署nb-iot网络的同时,基于卫星的nb-iot网络正在践行着“连接未连接物”的使命,一方面对运营商蜂窝网络形成补充,另一方面在一定程度上也和蜂窝网络形成竞争。
实际上,skylo并非独家提供卫星nb-iot的厂商,美国另一家物联网公司ligado networks表示其准备在1500mhz-1700mhz频段上使用nb-iot标准建设一个卫星网络;卢森堡一家名为oq technology的公司已经在一些商业卫星上测试软件定义无线电(sdr)的nb-iot无线接入。除此之外,我们也看到近年来大量初创公司均推出廉价的低轨卫星物联网方案,国内也有数家民营卫星公司推动卫星物联网进展,当然国内还未出现基于卫星的nb-iot网络。
私有nb-iot网络
gsma所公布的截止1月有92张nb-iot网络商用,这些网络均为主流运营商向所在区域提供的公共物联网网络,而随着nb-iot逐渐成熟,私有nb-iot网络开始出现,为一些关键行业提供更为安全可靠的保障。
2019年6月,位于美国加州的一家名为puloli的公司宣布推出首个私有nb-iot网络,该网络采用700mhz频谱,部署在佛罗里达北部,基本覆盖该地区大多数人口,是为该地区一家公用事业企业提供部署的。对于私有网络,puloli探索出一套网络即服务(naas)的商业模式,负责网络设计、部署和运营。除了网络服务外,该私有nb-iot网络采用pycom公司基于sequans monarch芯片的nb-iot模组,该模组支持700mhz频段。
由于是私有网络,puloli对此进行专门的频段定制,在700mhz频段中使用1mhz作为下行,另外1mhz作为上行。当然,由于700mhz频段已经被21家基础设施机构购买,包括电力、燃气、水务、石油以及铁路公司,因此频谱是部署私有网络最具挑战的环节。puloli与一家名为select spectrum的频谱咨询机构合作,该机构为无线电频谱的买卖提供规划、咨询和数据分析服务,最终确定频谱定制方案。
部署私有网络并非一件新鲜事物,在移动通信发展的各个历史阶段,都有很多重点行业和重点企业基于自身业务的需要,自建或者委托建设一张归属于自己的私有网络,与运营商提供的公共网络做到物理上的隔离来保障安全性。因此,在全球主流运营商积极部署nb-iot公共网络的同时,nb-iot私网也开始出现,也是一个正常的现象。
当然,从目前发展情况看,nb-iot私网并未形成一个大量部署的态势。实际上,早在2016年6月nb-iot标准冻结之初,华为就推出了基于nb-iot的私网方案elte-iot,华为企业网官方微信对此做出以下描述:
elte-iot解决方案是为企业自建的免授权物联网市场,提供基于sub-ghz免授权频谱的低功耗中长距物联网无线技术。针对低数据速率、大规模终端数目及广覆盖要求等典型的m2m应用场景,elte-iot可以为政企等行业客户,如智慧城市、电力和燃气/水务厂商开辟广阔的物联网市场。elte-iot的芯片将完全重用3gpp nb-iot的芯片,和免授权频谱上的lte技术类似,elte-iot产业链的参与者,也是3gpp nb-iot的玩家。
既然能够复用nb-iot本身产业生态,那么随着nb-iot产业的发展,nb-iot私网产业链也会准备就绪。不过,除了产业链外,需求、商业模式等方面也需要准备就绪。近年来,仅电力等少数行业中有nb-iot私有网络的应用。
在当前5g快速发展的背景下,nb-iot已纳入5g mmtc候选标准中。此前,全球多国和大量行业都在探索发展5g私网,不少国家也开始为企业建设5g私网分配频谱,形成5g赋能行业的一种典型的形式。企业自建5g私网,在很大程度上用于物与物的通信,连接企业各类物联网设备,而其中低功耗、大连接的部分将由nb-iot来承载。从这个角度来看,未来nb-iot私有网络更多是通过5g私网来呈现。
不论是基于卫星的nb-iot网络,还是企业自建私有nb-iot网络,都是通过扩大物联网连接方式,实现“连接未连接的物”,扩大5g大连接的范畴,尽量使物联网通信技术覆盖所有场景。
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