中国移动、联通、电信NB-IoT模组招标对比(附最全NB-IoT芯片和模组厂家)

来源:蒽帛物联
1092 2018.12.05

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  12月1日,业界瞩目的“中国移动500万片NB-IoT模组招标”终于尘埃落定,中国移动公开发布了中选候选人公示,这一订单由9家企业10款模组瓜分,本次招标最低报价低于20元,模组成本从70元以上的价格降至20元以下仅用了不到2年时间。继8月份中国联通300万片NB-IoT模组招标后价格再创新低,且已远远低于此前业界对NB-IoT模组预期的5美元。还有2017年中国电信50万片的模组招标,价格为36元/片。一起来看看以下图表:

  

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  当然,由于中国移动对此次投标供应商也设置了一定的门槛,在业绩方面的要求是“2017年1月1日至2018年9月30日期间,NB-IoT模组的订单量不少于5万片”。5万片的订单量是一个硬性条件,必定将一部分厂商排除在外。此外,中国移动还要求注册资本必须在2500万以上,且产品必须在10月30日之前入库。而在3个月前,中国联通的300万片NB-IoT模组招标中对于供应商的业绩要求为:2017年1月1日以后,NB-IoT模组在中国境内至少签署过1个合同或框架合同,以及从2017年1月1日至投标截止时间前NB-IoT模组产品累计销售量达到1万片及以上。相比较而言,中国移动5万片的门槛更高一些。

  虽然本次参加投标的模组厂商超过20家,但国内NB-IoT模组厂商远远大于这个数量,因为仍有部分厂商没有参与本次招标,目前NB-IoT模组累计订单量不超过5万片的厂商数量也不在少数。因此,可以预计NB-IoT模组厂商数量远远多于20家。

  

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  中国移动本次招标中提出供应商需要获得高通、华为海思、联发科、紫光展锐、中兴微电子这几家芯片厂商至少一家的授权,从参与报价的模组来看,最终报价的模组型号使用的芯片基本都集中在华为海思、联发科(MTK)和紫光展锐(RDA)三家。但是市场上芯片厂家远远不止这三家,还有如下厂家:

  

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  关于NB-IoT,看看这些问题经典回答:

  问1:NB-IoT适合的垂直应用场景有哪些?

  

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  问2:NB-IoT垂直应用领域的部署成本是什么?

  答:NB-IoT垂直应用领域的部署成本包含硬件成本、网络成本、安装成本、服务成本。若想实现应用领域的规模化,必须降低部署成本。

  问3:垂直应用领域对NB-IoT的关注点在哪里?

  答:NB-IoT技术可满足对低功耗、长待机、深覆盖、大容量有所要求的低速率业务,更适合静态业务、对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景。

  自主异常报告业务类型:如烟雾报警探测器、设备工作异常等,上行极小数据量(十字节量级),周期多以年、月为单位。

  自主周期报告业务类型:如公共事业的远程抄表、环境监测等,上行较小数据量(百字节量级),周期多以天、小时为单位。

  远程控制指令业务类型:如设备远程开启/关闭、设备触发发送上行报告,下行极小数据量(十字节量级),周期多以天、小时为单位。

  软件远程更新业务类型:如软件补丁/更新,上行下行较大数据量需求(千字节量级),周期多以天、小时为单位。

  问4:中国的NB-IoT产业能否摆脱国外体系的依赖性?

  答:未来LTE从高速和低速两个方向上向5G演进,满足物联网应用的多样化需求,促进行业上层应用蓬勃发展。NB-IoT在物联网低速、低成本领域提供通信支持,满足不同细分市场的需求。

  在无人驾驶、VR、远程手术等复杂应用方面对传输带宽要求高、传输数据量极大并且要求超低时延的应用场景,对网络技术提出了新需求,只有到5G规模化部署才能实现这些物联网复杂应用场景。

  物联网产业的发展趋向于扁平化,中国的技术和市场将和全球产业链趋于同步,最终实现万物互联。

  问5: NB-IoT和其它低功耗广域网的技术对比?

  

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  问6:NB-IoT模块还需要sim卡吗?

  答:需要说明的是,目前开发NB-IoT芯片,依然需要运营商网络支持,需要sim卡。

  也就是说,NB-IoT模块需要各个国家规定的入网许可证。SIM卡与IMEI号码需要绑定。

  问7:NB-IoT标准会支持TDD LTE吗?

  答:目前,FDD LTE系统支持NB-IoT技术,目前TDD LTE系统不支持NB-IoT技术。

  NB-IoT的物理层设计大部分沿用LTE系统技术,如上行采用SC-FDMA,下行采用OFDM。高层协议设计沿用LTE协议,针对其小数据包、低功耗和大连接特性进行功能增强。核心网部分基于S1接口连接,支持独立部署和升级部署两种方式。

  问8:NB-IoT支持基站定位吗?

  答:R13不支持基站定位,但运营商网络可以做私有方案,比如基于小区ID的定位,不会影响终端,只需要网络增加定位服务器以及与基站的联系即可。

  R14计划做定位增强,支持E-CID、UTDOA或者OTDOA,运营商希望的定位精度目标是在50米以内。

  如果从终端复杂度角度考虑,UTDOA更好,因为对终端几乎没有影响,并且在覆盖增强情况下(地下室164dB),UTDOA(上行)功耗更低;如果大部分场景不需要覆盖增强,从网络容量角度来看,OTDOA(下行)会更好。

  问9:NB-IoT的部署方式有哪些?

  答:NB-IoT支持3种不同部署方式,分别是独立部署、保护带部署、带内部署。

  独立部署:可以利用单独的频带,适合用于GSM频段的重耕。

  保护带部署:可以利用LTE系统中边缘无用频带。

  带内部署:可以利用LTE载波中间的任何资源块。

  问10:NB-IoT采用什么调制解调技术?

  答:下行采用OFDMA,子载波间隔15kHz。上行采用SC-FDMA,Single-tone:3.75kHz/15kHz,Multi-tone:15kHz。仅需支持半双工,具有单独的同步信号。终端支持对Single-tone和Multi-tone能力的指示。MAC/RLC/PDCP/RRC层处理基于已有的LTE流程和协议,物理层进行相关优化。

  问11:NB-IoT基站的连接态用户数和激活用户数是多少?

  答:NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升,在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50~100倍的接入数。200KHz频率下面,根据仿真测试数据,单个基站小区可支持5万个NB-IoT终端接入。

  问12:NB-IoT基站的覆盖范围是多少?

  答:NB-IoT比LTE和GPRS基站提升了20dB的增益,期望能覆盖到地下车库、地下室、地下管道等信号难以到达的地方。根据仿真测试数据,在独立部署模式下,NB-IoT覆盖能力可达164dB,带内部署和保护带部署还有待仿真测试。

  问13:NB-IoT上下行传输速率是多少?

  答:NB-IoT射频带宽为200kHz。下行速率:大于160kbps,小于250kbps。上行速率:大于160kbps,小于250kbps(Multi-tone)/200kbps(Single-tone)。

  问14:NB-IoT是否支持重传机制?

  答:NB-IoT为实现覆盖增强采用了重传(可达200次)和低阶调制等机制。

  问15:NB-IoT是否支持语音?

  答:NB-IoT在没有覆盖增强的情况下,支持的语音是Push to Talk。在20dB覆盖增强的场景,只能支持类似Voice Mail。NB-IoT不支持VoLTE,其对时延要求太高,高层协议栈需要QoS保障,会增加成本。

  问16:NB-IoT的芯片为什么功耗低?

  答:设备消耗的能量与数据量或速率有关,单位时间内发出数据包的大小决定了功耗的大小。

  NB-IoT引入了eDRX省电技术和PSM省电模式,进一步降低了功耗,延长了电池使用时间。NB-IoT可以让设备时时在线,但是通过减少不必要的信令和在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电目的。在PSM模式下,终端仍旧注册在网,但信令不可达,从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的。eDRX省电技术进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期,减少接收单元不必要的启动,相对于PSM,大幅度提升了下行可达性。

  问17:NB-IoT休眠唤醒模式是否影响电池寿命?

  答:目前NB-IoT给出的工作时间是基于仿真数据提供,未考虑电池本身因素和环境因素,比如电池的自放电和老化问题、高低温环境影响等。实际使用时需根据现实情况综合评估电池供电时间。NB-IoT采用休眠唤醒的省电方案,电池在睡眠期间被唤醒时会收到瞬时的强电流,这将极大影响电池寿命。

  抄表类的应用通常采用锂亚硫酰氯(Li/SOCl2)电池配合超级电容。消费类电子和其他应用通常采用聚合物锂电池来供电。

  问18:NB-IoT的芯片为什么便宜?

  答:低速率、低功耗、低带宽带来的是低成本优势。

  低速率:意味着不需要大缓存,所以可以缓存小、DSP配置低;

  低功耗:意味着RF设计要求低,小的PA就能实现;

  低带宽:意味着不需要复杂的均衡算法……

  这些因素使得NB-IoT芯片可以做得很小,因此成本就会降低。以某家芯片为例,NB-IoT芯片集成了BB、AP、Flash和电池管理,并预留传感器集成功能。其中AP包含三个ARM-M0内核,每个M0内核分别负责应用、安全、通信功能,这样在方便进行功能管理的同时降低成本和功耗。

  问19:NB-IoT对设备移动速率的范围是多少?

  答:NB-IoT是为适用于移动性支持不强的应用场景(如智能抄表、智能停车等),同时简化终端的复杂度、降低终端功耗。NB-IoT不支持连接态的移动性管理,包括相关测量、测量报告、切换等。

  问20:NB-IoT的网络时延是多少?

  答:NB-IoT允许时延约为10s,但在最大耦合耗损环境中可以支持更低的时延,如6s左右。

  问21: NB-IoT的网络架构如何组成?

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  答:建设基于NB-IoT技术的物联网垂直行业应用将趋于更加简单,分工更加明晰。

  问22: 国内外运营商对NB-IoT的频段是如何划分的?

  答:全球大多数运营商使用900MHz频段来部署NB-IoT,有些运营商部署在800MHz频段。

  中国联通的NB-IoT部署在900MHz、1800MHz频段,目前只有900MHz 可以试验。中国移动为了建设NB-IoT物联网,将会获得FDD牌照,并且允许重耕现有的900MHz、1800MHz频段。中国电信的NB-IoT部署在800MHz频段,频率只有5MHz。

  问23:国内运营商拥有的可使用的NB-IoT频段


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