NB-IOT的希望可能在中國

轉載自物聯網智庫

原標題：為什麼我們需要低功耗廣域網?不只是自行車和拉布拉多

原作者：Nick Hunn/WiFore公司CTO

編譯：iot101君

如果你參加了今年在巴薩羅那舉行的世界移動通信大會，你可能會認為物聯網主要是用於自行車和拉布拉多，因為大多數物聯網展台所展示的應用都涉及自行車和拉布拉多。原因是全球移動通信系統協會組織了基於蜂窩網路的窄帶物聯網（NB-IOT）的市場推廣，該協會從早期試驗中發掘了兩款應用並抓住一切機會進行推廣。

NB只是低功耗廣域網（LPWAN）的一種，在萬物互聯的時代，LPWAN將發揮無比重要的作用。為什麼我們需要低功耗廣域網？要解答這個問題，我們得回顧一下過去十年的移動發展。

應用驅動移動標準的發展

對於數據傳輸速率低的M2M和IOT應用，在引入3G不久之後情況就開始不妙了。如果你了解一下最初3G的市場應用，你會發現這些應用由提高的用戶語音容量所驅動，而可用於支持圖片簡訊和語音信箱的數據只是潛在收益。當時沒有人充分預見手機的互聯網連接。即使在第一代智能手機出現後，仍然只有極客們關注移動互聯網。接著出現了iPhone,它會消耗巨大的數據流量，用戶非常痴迷於這款手機，以至於忽略了他們過去評價手機的主要指標——電池壽命。用戶們使用了自己支付能力內的大量數據，並且每天至少為自己的智能手機充一次電。

這根本地改變了移動通信標準的發展。在數據容量的競爭中功耗管理被拋之腦後。低成本也同樣被忽視，因為這些標準是昂貴的智能手機和平板電腦，它們一般會支持200美元或更高的年移動合約。由此我們進入了一個尷尬的境地：本身不支持語音的4G（LTE）規範以及下載速率達一秒鐘幾個G但非常耗電的5G。

在許多方面，移動規範的發展開始越來越像PC規範的發展——唯一重要的是更多、更快。2000年初的發展趨勢是提供低成本、低功耗、低數據速率的選項，可支持數十億IOT設備，但是卻已經被人們忘記。即使愛立信在2010年做出「10年內會出現500億台設備互聯」的著名預測時，也沒人對何種網路能實現那種互聯給予太多關注。奇怪的是去年年底愛立信將蜂窩連接IOT設備數量縮小為10億台時也未受到太多關注。

由於想支持更多的這種高吞吐量和高收益的數據連接，運營商開始考慮將2G重新用於4G，同樣的頻段可以容納更高數量級的用戶，從而產生更多的收益。這時候，看到他們所用的網路逐漸消失，現有的GPRS用戶自然而然地發出疑問：「那我們呢？」。因為他們覺察到了自己所使用的無線網路在慢慢消失。M2M行業一直在期待低功耗和低成本技術的出現，事與願違的是，他們卻發現自已已經被網路運營商們遺忘。

但是他們並未完全被忘記。一批新的創業公司已經發現了3GPP協議的缺陷，並已經開始開發低功耗廣域網路（LPWAN）方案來填補空白。這些公司使用私有協議，一般使用未經許可的868 MHz或910MHz頻率運營，並提供價格便宜的低數據速率。網路運營商並不把這些創業公司放在眼裡——直到Sigfox和LoRa這兩家公司開始獲得大額投資。2015年期間，這兩家公司開始與世界範圍內的網路運營商簽署協議，投入提供GPRS遷移路徑的LPWAN網路來支持物聯網發展。

最初，GSM界認為這些公司是短命的創業公司。隨著這些公司發展勢頭的增強，情況開始變得不妙。3GPP標準小組迅速將其一潭死水般的低功耗開發工作轉變為一個主要任務。他們縮減了現有的發展IOT友好版本的LTE Release規範的路線圖，放棄了LTE-Cat 項目，並將資源投入到一個開發NB-IOT的全新小組。

關於NB-IoT的發展

關於NB-IOT的研發一直在無聲的開展，不同陣營公司所提出的方案不同。它的發展可以稱得上從零開始的發展，也就是說不需要考慮與每個GSM既定標準都保持兼容。相反，NB-IOT的設計原則在於嵌入與當前頻率共存的的空間。這樣就大大降低了其生產難度和成本。去年9月份，一些存在競爭關係的公司奇蹟般的就統一方法達成一致，計劃在2016年3月前完成規範。為了讓大家理解這個時間的意義，這裡告訴大家3GPP小組一般決定午餐吃哪種三明治也需要這麼長時間。但是這體現了他們的決心。他們剛剛宣布時間已經由3月份延遲到夏天了。以後可能還會出現延期，但是此事目前的確是他們的工作重點。

由此我們又想起了世界移動通信大會。全球移動通信系統協會的宣傳機器火力十足，大肆宣揚NB-IOT已整裝待發。全球移動通信系統協會的創新城市和多數大型網路運營商的展台都有現場演示。據沃達豐消息，今年夏季即進行商業試試驗，明年底即全部部署完畢。

規範

首先需要搞清楚的是規範。NB-IOT方法的好處是它不需要與任何先前版本的LTE交互操作，這與分量較重的LTE Cat-1和LTE-M版本不同。諾基亞/愛立信/因特爾和華為/沃達豐這兩個陣營所提出的兩種不同的NB-IOT提議均已經過「實戰」測試，因此應該已經達到相當先進的水平。但是，現在需要將這兩種提議融合，而融合需要時間。6月份完成似乎時間太緊張了。

但規範僅僅是故事的第一部分。要成為能交互操作的規範，3GPP工程師需要編寫完整的一套測試要求，然後測試不同的執行以確保規範明確、完整。這一般需要數據機6-9個月的時間。網路也需要進行相同的工作，這會更複雜，如果你想推出一款產品，而且可以漫遊於世界上各種複雜的網路運營商之間，那是必須要做的。我判斷這需要到2017年底才能完成。

設備測試

我向某些測試機構和測試設備供應商諮詢了它們何時能夠供應NB-IOT的測試裝置以及何時能夠對方案進行認證。沒有一家能夠給出一個時間點，大多數在看了沃達豐的時間表後笑而不語。它們了解這個領域，知道真實的進度表。人們忽視它們，它們是這個行業隱形的部分，但是除非它們已經準備好，否則任何人都無法前進。

晶元

與此同時還需要的是晶元。許多測試和開發可以在現有晶元上完成——只不過只使用晶元的一小部分性能。目前為止的測試都是如此。但是這種做法太貴、耗電太高，無法投入大批量生產，所以5美元每個的NB-IOT模塊才是可以接受的。英特爾在世界移動通信大會展出的第一天就發布了一篇新聞稿，宣布他們在2016年下半年會發布一款NB-IOT晶元。如果一家晶元公司說是下半年而不是更準確的第三或第四季度，那麼一般來說產品離成品還有較長時間，不大可能在第三季度前發布。所以，2017年以前是不可能了。

模塊

在我與供應鏈的下一級——模塊供貨商也進行了交談。其中一家名為uBlox的公司已經開始投入工作，為華為/沃達豐的試驗提供SARA-N200模塊，我懷疑模塊可能在舊的Neul晶元集上運行。但是我所交談過的大多數其他供貨商在2017年年中前無法完成生產。他們都告訴我沒有預料到事情會發展的如此之快，並且正在重新評估自己的路線圖。但是使這種東西上線需要時間。一般至少需要一年。

網路

在有了數據機後，就需要網路，已有許多網路運營商展示了相同的應用，一般都是追蹤一輛自行車或一條拉布拉多，再加上為智能城市狂熱者設計的幾種停車和智能計量方案。

網路運營商很善於做公關，所以準備好一個問題很有用，可以用來判斷他們對這項技術理解的程度。我準備NB-IOT的問題是：「設備會不會需要SIM卡？」除德國電信外，其他運營商均回答「需要」，而實際上並不需要。德國電信的回答令我印象深刻：「設備最初會需要SIM卡，但是將會轉移為嵌入式SIM卡」，但是後來他們的嵌入式SIM卡專家告訴我嵌入式SIM卡與IOT沒有任何關係，把前面的回答搞砸了。

「SIM卡問題」是一個好問題

下面我解釋一下為何「SIM卡問題」是一個好問題。我在去年年末寫的一篇文章中探討過這個問題，在那篇文章里我說IOT要想「起飛」，我們不僅僅需要降低硬體成本，還需要降低配置成本和數據成本，也就是全部的部署成本。

與NB-IOT遊說集團交談後發現，他們還在預想7美元左右的數據機、每月1美元左右的數據契約以及SIM卡。目前一個GPRS數據機的價格約為7美元，數據契約每月約1美元並且需要SIM卡。換言之，他們的NB-IOT宏大願景有著與目前M2M和IOT完全一樣的實施和成本障礙，這兩種障礙目前限制了IOT的發展。如果要改變這種情況，那麼這些產品需要創新，也就是採用嵌入式SIM卡以及預先配置的永久數據。只有這樣市場才能起飛。因此，任何聲稱需要SIM卡的人都沒有理解這項技術。他們只是照著公關文鸚鵡學舌。

問題是這些改變需要建於網路內的新型計費和代理軟體。這一般需要2-3年，運營商對我的提問的回答表明他們還未考慮到這個問題。這意味著我們可能在未來幾年內獲得「M2M GPRS替代」網路，但是任何真正的物聯網網路的到來大概還需要5年。後果就是驅動IOT應用的市場需求也要5年才能到位，這不利於創業公司進入該領域。這對LoRa和Sigfox來說是非常好消息，儘管它們越成功，GSM界就越可能會越著急在技術可行前沖入市場把水弄渾。

在主會上美國迪爾公司的Ronald Zink說了一句很有用的話，他指出「關鍵是裝備一切——首先要獲得數據」，因為只有在獲得數據後你才能開始發現價值。我一直認為這就是M2M與物聯網的一個主要區別。M2M是你從公司CEO那獲得款項之前可以作為充分理由的數據價值。而IOT則是便宜的足以進行工具化，並在證明價值前獲取數據。

從所有這一切得出的結論是行業里的大部分人並不清楚自己在幹嘛，這意味著NB-IOT需要更久的時間才能來臨。當它真的來臨時，這項技術將由與GPRS相同的配置和數據計劃支持，所以我們將逐漸看到配置號碼的增加。換言之，它將會是NB-M2M，而不是NB-IOT。

儘管如此，我並不是完全不懷有希望的。如果一家大型網路運營商做出正確的連接使NB-IOT能夠大規模部署，然後政府出刺激資金進行全面裝置，那麼NB-IOT則可以成功運行。如果是這樣，那麼NB-IOT可以相對較快的發展起來。我覺得這不太可能發生於歐洲或美國，但是可能會發生於中國或韓國。如果真的如此，那麼IOT技術的中心將轉移至東方，數據分析產業可能緊隨其後。如果西方運營商和技術公司想要擁有物聯網的領先地位，它們需要迅速的重新理解什麼是NB-IOT。NB-IOT不僅僅是自行車和拉布拉多。