衛星NB-IoT、私有NB-IoT,支撐5G連接“未連接的物”

2020-02-14 11:40

筆者曾在《2020全國物聯網全景圖譜報告》前言中提到,物聯網通信技術正在“擴大連接範圍,連接未連接的物”。過去幾年中,NB-IoT作為專用於物聯網的通信技術,除了由主流運營商部署外,也在不斷擴大部署形式,擴展運營商NB-IoT不能覆蓋的範疇,力求做到大部分低功耗、大連接的遠距離物聯網場景都有相應連接方案。

基於衛星的NB-IoT

NB-IoT壹個新的擴展方向是向天基物聯網發展,即通過衛星提供全球無處不在的NB-IoT網絡,這樣不論身處海洋還是深山中,都可以實現物聯網連接。

初創公司Skylo Technologies為全球物聯網用戶提供泛在連接服務,其中壹個亮點是計劃於2020年夏季推出基於衛星的全球化NB-IoT網絡,這壹NB-IoT網絡旨在為移動性設備提供服務,主要應用於農業、交通、航海、應急等領域。Skylo公司成立於2017年,並於當年年底獲得三家機構1300萬美元的A輪融資,其中壹家機構是谷歌前CEO Eric Schmidt的風投公司;近日,該公司又獲得了軟銀領投的1.03億美元的B輪投資。 

Skylo公司基於衛星的NB-IoT網絡是采用地球同步通信衛星連接Skylo部署在地球上的網關,網絡運行頻段除了專門的同步衛星通信業務頻段外,也運行在3GPP所定義的頻段上。這是壹個雙向通信的網絡,除了網關將數據回傳給衛星外,由於專有的天線技術,衛星無需額外設備也可以將數據反饋至網關。其中,那些網關是8*8英寸的盒子,壹般安裝在漁船、火車車廂以及其他場景設備上,網關盒子作為收發器,收集本地傳感器數據,並通過衛星網絡將數據傳輸至雲端平臺。

目前已有大量衛星通信的方案,但衛星通信壹般成本很高,而這張NB-IoT網絡成本並不高。根據Skylo公司CEO所述,該網絡連接成本比現有衛星通信方案節約95%的成本。具體來說,該網絡連接資費大約為每個用戶每月1美元,硬件成本即網關低於100美元。Skylo公司的衛星NB-IoT網絡首先在印度提供服務,首家客戶是印度鐵路公司,印度鐵路公司將在其車廂安裝Skylo的網關,使用Skylo的NB-IoT網絡。

根據GSMA發布的數據,截止2020年1月,全球已有92張商用NB-IoT網絡。在全球主流運營商都部署NB-IoT網絡的同時,基於衛星的NB-IoT網絡正在踐行著“連接未連接物”的使命,壹方面對運營商蜂窩網絡形成補充,另壹方面在壹定程度上也和蜂窩網絡形成競爭。

實際上,Skylo並非獨家提供衛星NB-IoT的廠商,美國另壹家物聯網公司Ligado Networks表示其準備在1500MHz-1700MHz頻段上使用NB-IoT標準建設壹個衛星網絡;盧森堡壹家名為OQ Technology的公司已經在壹些商業衛星上測試軟件定義無線電(SDR)的NB-IoT無線接入。除此之外,我們也看到近年來大量初創公司均推出廉價的低軌衛星物聯網方案,國內也有數家民營衛星公司推動衛星物聯網進展,當然國內還未出現基於衛星的NB-IoT網絡。 

私有NB-IoT網絡

GSMA所公布的截止1月有92張NB-IoT網絡商用,這些網絡均為主流運營商向所在區域提供的公共物聯網網絡,而隨著NB-IoT逐漸成熟,私有NB-IoT網絡開始出現,為壹些關鍵行業提供更為安全可靠的保障。

2019年6月,位於美國加州的壹家名為Puloli的公司宣布推出首個私有NB-IoT網絡,該網絡采用700MHz頻譜,部署在佛羅裏達北部,基本覆蓋該地區大多數人口,是為該地區壹家公用事業企業提供部署的。對於私有網絡,Puloli探索出壹套網絡即服務(NaaS)的商業模式,負責網絡設計、部署和運營。除了網絡服務外,該私有NB-IoT網絡采用Pycom公司基於Sequans Monarch芯片的NB-IoT模組,該模組支持700MHz頻段。

由於是私有網絡,Puloli對此進行專門的頻段定制,在700MHz頻段中使用1MHz作為下行,另外1MHz作為上行。當然,由於700MHz頻段已經被21家基礎設施機構購買,包括電力、燃氣、水務、石油以及鐵路公司,因此頻譜是部署私有網絡最具挑戰的環節。Puloli與壹家名為Select Spectrum的頻譜咨詢機構合作,該機構為無線電頻譜的買賣提供規劃、咨詢和數據分析服務,最終確定頻譜定制方案。 

部署私有網絡並非壹件新鮮事物,在移動通信發展的各個歷史階段,都有很多重點行業和重點企業基於自身業務的需要,自建或者委托建設壹張歸屬於自己的私有網絡,與運營商提供的公共網絡做到物理上的隔離來保障安全性。因此,在全球主流運營商積極部署NB-IoT公共網絡的同時,NB-IoT私網也開始出現,也是壹個正常的現象。

當然,從目前發展情況看,NB-IoT私網並未形成壹個大量部署的態勢。實際上,早在2016年6月NB-IoT標準凍結之初,華為就推出了基於NB-IoT的私網方案eLTE-IoT,華為企業網官方微信對此做出以下描述:

eLTE-IoT解決方案是為企業自建的免授權物聯網市場,提供基於Sub-GHz免授權頻譜的低功耗中長距物聯網無線技術。針對低數據速率、大規模終端數目及廣覆蓋要求等典型的M2M應用場景,eLTE-IoT可以為政企等行業客戶,如智慧城市、電力和燃氣/水務廠商開辟廣闊的物聯網市場。eLTE-IoT的芯片將完全重用3GPP NB-IoT的芯片,和免授權頻譜上的LTE技術類似,eLTE-IoT產業鏈的參與者,也是3GPP NB-IoT的玩家。

既然能夠復用NB-IoT本身產業生態,那麽隨著NB-IoT產業的發展,NB-IoT私網產業鏈也會準備就緒。不過,除了產業鏈外,需求、商業模式等方面也需要準備就緒。近年來,僅電力等少數行業中有NB-IoT私有網絡的應用。

在當前5G快速發展的背景下,NB-IoT已納入5G mMTC候選標準中。此前,全球多國和大量行業都在探索發展5G私網,不少國家也開始為企業建設5G私網分配頻譜,形成5G賦能行業的壹種典型的形式。企業自建5G私網,在很大程度上用於物與物的通信,連接企業各類物聯網設備,而其中低功耗、大連接的部分將由NB-IoT來承載。從這個角度來看,未來NB-IoT私有網絡更多是通過5G私網來呈現。

不論是基於衛星的NB-IoT網絡,還是企業自建私有NB-IoT網絡,都是通過擴大物聯網連接方式,實現“連接未連接的物”,擴大5G大連接的範疇,盡量使物聯網通信技術覆蓋所有場景。

 

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