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物聯網通信標準之戰的8年回顧

Rui8_Iotchannel ? 來源:fqj ? 2019-05-13 11:39 ? 次閱讀

2017年6月,工信部印發了《關于全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》。《通知》中一句“加快NB-IoT標準在國內的落地”,讓整個物聯網產業界都不淡定了。似乎這是一個信號:NB-IoT將成為國家級物聯網通信標準。

當然,這一“震蕩”的根源在2年前,NB-IoT被3GPP選中,成為官方的物聯網通信標準之時,已經產生了。但當時的NB-IoT可以說除了名字,一無所有。對其他友商形不成什么實質威脅,所以并沒有引起業界恐慌,反而還帶紅了LoRaSigfox、eMTC等其它LPWA技術。

而今天的NB-IoT已經不同于往昔,不僅有標準,還有芯片,有應用,有生態了。就是有實實在在的產品和應用放在大家面前了。這個時候,用戶方出來說,就選NB-IoT當標準了,這個殺傷力就不可同日而語了。據說此前有政府已規劃建設LoRa實驗網,但是《通知》出臺后,便紛紛叫停。

因此,如果說在此之前,所有的LPWA協議處于同一條水平線上。從這份文件公布的那一刻開始,其它所有的LPWA協議標準,什么LoRa、Sigfox、eMTC等,乃至其它短距離通信協議ZigbeeWi-Fi藍牙RFID等,似乎不再具有與NB-IoT同等的競爭機會了。就在一瞬間,仿佛NB-IoT成了正規軍,而LoRa與其它LPWA協議,和短距離通信協議一起淪為了民兵團,成了未來NB-IoT無法到達之處的補充品。

此時,各種協議標準背后的企業力量,暗潮洶涌,一場關于物聯網通信標準的戰火已被觸發。不過事實上,這場戰火并非今天才開始燃起,至少已經燃燒了8年,只是到了今天才成為熊熊大火,或許是到了火焰殆盡之時亦未可知。

“LPWA史前”時代的群雄割據

物聯網產業化之路,在中國已有8年之久。在這8年期間,關于物聯網通信標準的戰爭從未停息過,一直都是群雄割據的狀態,并且每種通信協議都曾在一段時期內成為過主流。這也是很多心存質疑者,對物聯網產業發展的詬病之一。2015年之前,物聯網通信協議的主要競技者是RFID、ZigBee、Wi-Fi等近距離無線通信技術;2016年開始,NB-IoT、LoRa等LPWA技術進入戰場,并成為競技的主力。

在所有短距離通信協議中,RFID出現的最早。據說二戰期間就有使用。在物聯網的戰場上,它也是第一個進場的。在2009年-2012年間,RRID在物聯網領域具有絕對領導力。當時,在網上搜索“物聯網”三個字,出來的大多是和RFID相關的內容。比如會有“XX大聯網概念股龍頭企業”,其中排在前幾名的就是遠望谷、新大陸、上海貝嶺等RFID標簽或設備企業;還會有“物聯網在物流方面的應用案例”,出現的案例大都是物流企業如何運用RFID系統打造智慧物流,所以時至今日,跟一些圈外人提起物聯網,他們的第一反應還是“啊,我知道,就是物流嘛!”甚至當時某個RFID讀寫器公司,借物聯網之名圈地,美其名曰打造物聯網產業園。時至今日,也未見后話。當然,今天的RFID應用已經不僅僅局限于物流領域,智能家居工業等領域都能看到它的身影。因為RFID自身都有很多種標準和制式。

在此期間,其它通信協議也并未消停,都一點一點地在物聯網產業中滲透。比如ZigBee、Wi-Fi、GPRS、藍牙等目前勢力范圍較大的通信協議,以及Z-wave、PLCNFC等勢力范圍較小的通信協議,也都有“獨領風騷數百天”的時候。

先說藍牙。藍牙的商用始于1994年,但是在物聯網時代,它雖然一直擁有大量用戶,比如很多硬件單品耳機、音箱等,都采用的藍牙協議,在地位上,卻一直是相對邊緣化的存在。直到2014年底發布的藍牙4.2版本,做出了大量滿足IoT需求的修改,比如傳輸速率、功耗、傳輸距離、功耗等。尤其是傳言傳輸距離可達100米,甚至還有說可達300米、1000米等,一度有很多人認為它可能是物聯網的主流通信協議了。但是實測值與理論值的巨大差距,讓其笑容如曇花一現。

然后說ZigBee。ZigBee在2003年正式商用,其出現得原因是為了補充藍牙得不足。因此可以說,藍牙得缺點基本都是它得優點:低功耗、低速率、大鏈接(相對于藍牙、Wi-Fi)、長傳輸(相對于藍牙),甚至低成本等。而這些優點在一定程度上,滿足了物聯網得通信需求。

所以2013年后的這幾年,它能夠和Wi-Fi一起領軍物聯網通信協議標準。最初在工業領域大行其道,后在智能家居領域炙手可熱多年。起碼在LPWA沒有出現前,它是有機會的。雖然其自身協議標繁多。

ZigbeeHomeAutomationZigBeeLightLinkZigBeeSmartEnergy等8個協議,以及認證流程的復雜性成為限制其發展的軟肋。但是人家2015年底發布的ZigBee3.0,據說是可以實現全面的互聯互通啊!

說完ZigBee就必得說Wi-Fi了。這可以說是相愛相殺的一對,猶如LPWA中的LoRa和NB-IoT。

Wi-Fi由澳洲政府的研究機構CSIRO在90年代發明,并于1996年在美國成功申請了無線網技術專利,于1999年被IEEE認定為無線局域網通信標準。2010年在中國被解禁后,其傳輸速率高、部署方便、覆蓋范圍廣等特點,讓其迅速獲得了各個層面用戶的青睞。到2014年,幾乎是物聯網終端必備的通信協議之一。在沒有LPWA的時代,它和ZigBee都有點“拽的不知道自己是誰了”。

GPRS,可以說是所有面向物聯網的無線通信技術中的另類。它原本屬于骨干網級別的通信協議,與1G、2G、3G、4G是一伙的,代號2.5G。原本在3G出來后,它就該被淘汰的,但是它不甘心,所以自動降格,跑到其它短距離無線通信協議的地盤上搶飯吃。所幸的是,還真被它搶到了一口。比如現在有一種流量卡,也被稱作物聯網卡,就像我們手機里的sim卡一樣,裝到設備里就可以實現通信。定期繳費即可。很多工程機械都采用這種方式進行聯網,甚至一些消費電子也有采用。因為其數據傳輸的中間環節少,直接通過骨干網進行傳輸,傳輸質量穩定,又對電信運營商有利,所以在市場上也占據著不小的份額。

這五種通信方式應該說“LPWA前”時代的物聯網通信協議主流。其它諸如PLC、Z-Wave、NFC等因為一直處于邊緣化的位置,在此不多贅述。

LPWA登場,仍是多種協議同爭光輝

然而,LPWA來了。就在什么ZigBee、Wi-Fi、藍牙、GPRS等還沒分出勝負的時候,新對手就入場了。

2016年,LPWA進入大家的視線,似乎物聯網產業的發展迎來了新的生機。但是LPWA并非只有一種技術,NB-IoT、LoRa、eMTC、SigFox等依然是各自“擁兵自重”,表面看似和諧,背后卻暗流涌動。其中以NB-IoT和LoRa兩伙的勢頭最勁。

LoRa由SemTech公司于2013年推出。2013年10月24日,SemTech發布了RF收發IC新產品“SX127x”,該產品采用了其自主開發的“LORA”(遠程)技術,理論上最大傳輸距離在郊區可達到15km、在市區可達到2~5km,頻率范圍為137MHz~1050MHz。這一產品的推出,解決了傳統近距離無線通信技術,無法同時滿足低功耗和長傳輸的問題。

此后,很多物聯網應用中都引入了LoRa技術。就聯動原素了解到的,在電力、農業、物流、能源領域都有成熟應用案例。

不過,真正帶火LoRa的還是2016年,NB-IoT被3GPP選中,成為物聯網移動通信標準后,業界對LPWA的熱炒。這個時候,NB-IoT、eMTC、Sigfox等都開始暫露頭角。尤其是NB-IoT和eMTC的背后,都是通信界大佬。當然,若非如此,LPWA也不會有這樣的機會,LoRa亦不會這么快進入大眾的視野。

事物都具有兩面性,LoRa借LPWA之勢迅速打開知名度的同時,也迅速成為了其它通信協議防備和壓制的對象。

當然,傳統的無線通信協議因自身的局限性,似乎短期內與LoRa抗衡的力量不足。但是,與LoRa能力相近的NB-IoT和eMTC卻不存在這樣的顧慮,雖然當時它們連芯片都沒做出來,但是它們具有天然優勢,基于蜂窩技術,能夠更加方便地與骨干網融合;統一標準,不像LoRa是開源,誰都可以改一套自己的;同時,背后力量強大。

終于輪到NB-IoT。百科上的發展歷程:2014年5月,華為提出了基于蜂窩技術的窄帶技術NB M2M;2015年5月融合NB OFDMA形成了NB-CIOT;7月,NB-LTE跟NB-CIOT進一步融合形成NB-IOT。2016年,被寫入3GPPR13,并于6月凍結標準。雖然出世較晚,但是背后力量強大,華為、愛立信、高通三大巨頭共同推動,當然,背后大家是否同仇敵該,同心同德,就不得而知了。同時,對運營商來說,也是有百利而無一害。所以,哪怕今天真被立為國家標準亦不足為怪。

在LPWA中,另外一個不可小覷的力量是eMTC,這個亦由LTE演進而來的物聯網通信技術。與NB-IoT相比,eMTC除了擁有1)強連接、2)超低功耗、3)深度覆蓋、4)低成本、5)安全性高、6)穩定可靠等優點外,還具有傳輸速率更快、更低延時(100ms級,NB-IoT是秒級)、支持移動性、FDD、定位、支持VoLTE語音通信等特點。不過據說,3GPPR14出來后,NB -IoT也能夠支持定位和一定的移動性等特性。同時,據說某芯片和通信巨頭真正支持的是eMTC,該芯片巨頭對NB-IoT芯片的開發一直持磨磨唧唧的態度。

至于SigFox,顯然各大角力者都沒有把它放到眼里。當然,各種通信標準已經打的不可開交了,不差它一個。

NB-IoT能夠坐穩正規軍之位嗎

現在看來,物聯網通信標準的戰爭,已不再局限于技術層面,已經上升到資本實力,甚至政治力量對比的層面。因此,NB-IoT會不會成為標準,應該說還要等待時間的檢驗。即便力挺NB-IoT、被業界質疑左右了中國政府決策的的華為,也不敢因為工信部的一篇發文,就高枕無憂。反而更像是在NB-IoT還未站穩腳跟的情況下,就成為了眾矢之的。而其它原本相互對立的通信標準,現在有了一個需要共同對付的目標。那么,NB-IoT能夠坐穩正規軍之位嗎?

據說,華為在NB-IoT標準制定中的建議占比30%。而這個比例是以所有蜂窩網絡技術標準的規約條款為基數的。如果信息屬實,那么“推動NB-IoT成為國際物聯網通信標準”這件事就可以直接上升到政治高度了。就像當年,中國力推TD-SCDMA一樣,中國研發啊!

但是,目前為止,也只有工信部發了一個《關于全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》,一是沒有上升的中央的高度;二是沒有明確提出NB-IoT將成為國標。這說明政府對NB-IoT還沒有到力挺的程度。當然,換個角度,可能是中國政府更加包容了:如果別人的更好,我也不排斥將其定為國標。

這樣一來,華為幾乎成為了唯一一個有實力的NB-IoT力挺者。因為像華為這種虎狼公司,小企業怕它,大企業恨它。它很成功,但是也很孤獨。所以即使現在中國政府有發聲,但似乎態度曖昧。所以對華為來說,它必須在更大范圍內,比如在國際上讓更多國家,或者其運營商采用NB-IoT,才能進一步在中國推動NB-IoT成為標準。這或許也是華為目前正在努力的。

據聯動原素了解到的信息,目前海外已有二三十個運營商開始部署NB-IoT。在國內,華為也希望通過大量的實驗讓NB-IoT技術更加完善。據說華為制訂了3個技術驗證階段,分別是1千個節點、1萬個節點和10萬個節點。目前1千個節點的實驗已經結束,正在進行1萬個節點的實驗。當1萬個節點的實驗沒有問題后,會進行10萬個節點的實驗。如果10萬個沒有問題,才開始全面部署。從這個信息來看,華為在NB-IoT的推廣上還是相當謹慎的。

那么,下游企業有什么看法呢

聯動原素通過面訪、郵件訪談、在線訪談等方式是,對包含模組廠商、硬件廠商、方案廠商、平臺廠商等在內的十多家企業進行了一系列的采訪后,得到的觀點總結如下:

反面:

1、NB-IoT運營商主導,運營商一定會收費,不能接受;

2、NB-IoT以及其它LPWA技術更適合室外的應用場景,室內,難接受;

3、NB-IoT以及其它LPWA技術傳不了視頻等款數據,硬傷;

4、NB-IoT反應遲鈍,硬傷;

5、標準才剛推出,沒個10年8年的市場驗證,可靠性存疑;

6、NB-IoT運營商主導,有建設周期,在這段時間內容大家還要活;

7、沒有一種技術可以解決所有問題,必須不斷尋求最佳的方案組合(想成唯一標準,想太多)。

正面:

1、NB-IOT是由運營商主導的通信技術,得益于目前運營商已有網絡覆蓋,一旦正式投入運營,將占據大部分市場份額;

2、可穿戴設備的救星;

3、是產業趨勢,都會布局,但是和現有的短距離無線通信技術,以及其它LPWA技術是互補;

4、NB-IoT是物聯網實現全域性連接的基礎;

5、小碼流的智能家居可能比較適合;

6、這是大的產業趨勢,所謂的阻力都毫無意義。

不管現在業界有多少種不同的聲音,當各個層面都開始認真思考物聯網的需求,并開始圍繞物聯網的需求推進技術發展時,不管過程是怎樣的,對整個物聯網產業來講,都是有利無害的,哪怕中間有些許的迂回。通信和云計算可以說是在這方面最早的覺醒者。至于今天所努力追尋的,是不是明天的結果,只要你還在,就有機會。

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