NB-IoT前景迷雾重重 行业标准亟待规范

　　【中国智能制造网 智造快讯】虽然目前NB-IoT存在一些问题，但3GPP的研发者们也会向前看，他们终会推出符合产业需求的标准规范。

　　正如一个古老格言所说：“当猫离开的时候，老鼠统治世界”，这一格言运用到物联网领域就是当NB-IoT规范延误时，其他LPWAN就占据了上风，这正是今天物联网市场中正在发生的情况。作为负责3G/4G/5G无线标准的组织，当物联网蓬勃发展的时候，3GPP在这方面犯了一些错误。那些笨重的头显设备吸引了我们的注意力，也占用着无线通信网络的频谱资源，3GPP工程师们却为了满足这些设备的需求，完全忘记了需要给当前大量的机器对机器通信设备设计一些新的技术来替代GPRS这一老旧的2G网络。他们将所有时间花在设计高功耗、高速率、各种昂贵版本的4G技术，来支持iPhone、Galaxys和Pixels王朝的发展，这些都是无法应用到物联网的。
 

　　意识到这一漏洞，很多企业着手开发拥有自主产权的、低成本、低速率、低功耗通信技术，也收获了低功耗广域网络市场的机会。虽然很多人认为这是“皇帝的新衣”，但是面对着正在到来的物联网时代，网络运营商陷入困境，因为没有相关产品可以提供，于是也开始推出LPWAN基础设施。他们是相信LPWAN的故事呢，还是仅仅希望弥补这一漏洞，我们不得而知，但是没有人会否认LPWAN时代已经到来，有Sigfox、LoRa、Ingenu和大量的其他技术。意识到这方面可能对其移动通信形成挑战，并保持其在移动通信领域的地位，GSMA协会引导3GPP来定制一套符合其“身份”的标准，称作窄带物联网(NB-IoT)。
 

　　这就是NB-IoT为什么会“迟到”、为什么在短期会失败、为什么在长期中会成功的故事，以及为什么企业在这方面很难赚到钱。
 

　　标准研发的始末
 

　　在这个故事中，让人意外的是3GPP完成标准花费的时间以及网络运营商何时发布。回顾2010年，爱立信公开预测到2020年将有500亿物联网设备，不过随后他们调低了这一预测数据，但产业内很少有人注意到这一变化，因为对于他们来说，一旦将“百亿级”设备前景与其业务规划联系在一起，他们是很难抛弃这一预测的。不论数字是否有意义，它在董事会办公室会上得到高度关注，似乎意味着他们自身的预测是非常正确。
 

　　正在发生的事情是，企业更加注重今天的收入，而不是明天的收入。当用户拥抱智能手机时，他们对于数据的需求爆发式增长。当各家智能手机供应商将手机屏幕做得越来越大，移动视频暴增，对网络容量带来巨大压力，所有人的注意力都集中在提升其网络容量来保住用户，运营商集中精力在如何更有效利用现有的无线资源，而不是为M2M和物联网寻求新的标准。对于这一问题，又一个简单的答案：关闭2G网络，将2G占用的资源用于4G，这将支持大概原有40倍的用户群。正是他们这样去实施了，他们可能会延迟支持物联网。这这个时点上，其他LPWAN产业的雏形开始形成，GSMA协会开始感到惊慌，并引导3GPP着手NB-IoT的研究。
 

　　在这一阶段，有两点值得我们关注：一个是研发一个无线标准的常规时间表，另一个是500亿物联网设备的主要需求。
 

　　研发一个无线通信标准是一个漫长的过程。回顾2010年，我曾经试图估算过时间和成本，结论是这项工作会花费大约10亿美元，耗时大约8-10年，方能让这一标准基本完善且对市场有吸引力，我们常见的一些局域网络技术，如蓝牙、WiFi、Zigbee就是如此。蜂窝网络比起这些技术更为复杂，所以研发成本更高，花费时间会更长。尽管如此，GSMA协会宣布新的NB-IoT标准会在6个月完成并发布，6个月之后，他们又宣布标准进展非常顺利，且在接下来6个月时间中会发布。在此之后的6个月，他们在媒体公开说标准规范已完成。
 

　　对于第二个问题来说，一个无线物联网连接标准是用来做什么的?大部分物联网设备都属于“沉默寡言”型的，它们往往收集数据后，每天只传输少量几次，它们是电池供电，因此无法用于不是大流量视频或通话应用中，如果一节小电池或一些能量采集方案可以让它们运行好几年，它们每天所能发送的数据量就非常小。Sigfox公司深谙此道，并在其数据规划中也是如此执行的，它们不回去探讨蜂窝网络百兆的数据速率，而是探讨每天不超过14次数据频率，每次不超过12比特，这一数据量大约相当于一个普通短信的数据。换句话说，大多数的物联网应用会让短消息看起来也很“臃肿”。
 

　　NB-IoT将走向末路?
 

　　不过，GSMA对此并没有很深的理解。在此前举行的移动宽带论坛上，GSMA和其他运营商仍在暗示物联网设备需要数十甚至数百Kbps的数据速率。对于运营商来说，这当然是其所希望的，但这并非物联网设备所必需的。当物联网的设备数量达到数十亿的时候，连接费用和芯片成本必须非常低廉，比GPRS要更加便宜、更加简化。蜂窝网络产业界并没有充分考虑我们还未达到数十亿物联网设备以及GPRS成本太高的问题。如果让NB-IoT的复杂度还高于GPRS，这并不是开启物联网时代的节奏，我们需要的是一套技术标准，让芯片的成本在大批量供货是可以降到1美元左右。
 

　　这一路径并非蜂窝芯片企业所走过的路，在2G网络商用的初期，运营商在两个不同频段上部署，射频模块相对简单一些，这也意味着芯片相应的比较简单;随着时间推移，用于大部分现有物联网设备的GPRS模组价格降至7美元左右。然而，由于对更高带宽需求的增加，3G和4G芯片变得越来越复杂，虽然摩尔定律的作用让它们的价格没有过快增长，但每一个新发布的标准都不得不支持不断增长的频段需求(从2个频段增长到70个频段)，也要支持之前标准中所有不同的协议，对这些技术的研发成本是非常高的，结果，3G模块的成本大约为20美元，4G模块的成本大约为35美元。不断增加的复杂度，相应的芯片也需要大量复杂的协议栈，这样只有少数几家芯片厂商才能获益，高通占有统治地位，联发科占据大部分剩余的市场。两家企业的商业模式都是向少数几家大批量采购的制造商供应数十亿芯片，这些制造商拥有技术积累，可以将这些复杂的技术集成到他们的产品中。这样的模式并不适合成千上万的物联网产品商对1美元芯片的需求。