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。
笔者曾在《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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