欢迎光临水表信息网!
技术前沿
当前位置: 首页 » 技术前沿 » 创新技术
 
创新技术

NB-IoT和Cat1等蜂窝技术能否成为万物互联的核心技术?

字体: 放大字体  缩小字体 发布日期:2022-06-28  浏览次数:461

要想实现万物互联, 我们就需要有一张#泛在物联网(Ubiquitous IoT Network),因为只有有了这样的网络,人们才可能以比较低的门槛获得物联网的服务,这对于物联网服务的普及至关重要。

 

泛在物联网是万物互联前提

 

物联网应用所创造的单位价值一般比较低,因此物联网行业对应用的成本要求非常高。对于成本影响最大的就是功耗,一般来说,功耗越低,单位成本就越低。因此,在物联网应用中得到最广泛应用的几种技术的共同特点就是功耗低,一般使用低容量电池就可以长期续航。例如NB-IoT、LoRa等近期在物联网应用中最火热的低功耗广域网技术(Low Power Wide Area Network, LPWAN)都宣称十年以上的电池续航能力,这可能是业内很多从业者们在他们推广初期对这些LPWAN们抱有强烈期待和信心的关键因素,其他让人们非常心动的关键特性还有高达数万的大容量、动辄数公里的覆盖范围。
 

 

 

但随着技术的逐步落地,人们很快就在实际应用中发现了NB-IoT及其他LPWAN技术一些局限性,使得这类技术的适用性存在很大的问题,这些也是NB-IoT在实际宣传过程中通过一些技巧性处理让人们所忽略的。但无论如何修饰,NB-IoT的局限性是不可避免的,主要有如下几点。

 

 

一、具有很大迷惑性的低功耗

 

 

在各种关于NB-IoT的宣传材料里,低功耗是必然被强调的技术优势,这样电池供电就可以长期续航,这是很多物联网应用所需要的理想特性。

 

 

但我们看它的实际功耗表现,就会发现它的工作功耗并不比GSM(也就是2G)低多少,一般工作电流也需要数十毫安甚至上百毫安。那么,它是如何做到低功耗的呢?其实方式很简单粗暴,就是让终端长时间的休眠而少工作,因为休眠功耗是比较低的,一般休眠电流在数微安到十数微安级别,比数十上百毫安的工作电流低多了, 这样只要让终端设备处于多休眠、少工作的工作方式, 功耗看起来就比较低了。 这就是NB-IoT所特有的的PSM(Power Saving Mode)模式和eDRX(extended DRX)模式所做的事情。

 

 

但终端设备在休眠时是处于离线状态的,无法和网络通信,所以是无法工作的,因此,这种工作方式只会适应那些对时延没有要求的物联网应用, 这些应用允许终端在大多数的时间里休眠,在设定的时间或者其内部的触发机制唤醒终端使其与网络重新连接再进行很短时间的工作,符合这种工作模式的典型应用就是普通的表计类应用以及部分传感器应用。遗憾的是这样的物联网应用并不多,在整个物联网应用中只占很少的份额;而更多的应用如果用NB-IoT来承载的话,功耗就比较高,就丧失了其低功耗的优势,使得成本较高而无法大规模应用。

 

 

因此,NB-IoT能够实现低功耗的物联网应用种类非常有限,这是它无法成为万物互联的基础设施的核心技术的原因之一

 

 

二、容易让人误解的大容量

 

 

大容量是NB-IoT的又一个被拿来宣传的关键技术点,不同来源的宣传资料的容量数据也有差别,基本都集中在5-10万用户之间;即使按照最低的5万的用户容量来看,这个数据也是非常好看的。可是——如同上面的低功耗——这是NB-IoT的吹鼓手们设置的又一个营销陷阱。用户容量是一个没有统一定义的参数,因此一般需要在使用时明确定义,而他们一般不会这么做,所幸不提或者刻意弱化,利用这种模糊性,从而让人容易产生误解。

 

 

NB-IoT的大容量是怎么回事呢? 实际上他们所说的这种用户容量是指用户的静态容量,这种静态容量的上限实际上只跟网关或者基站的存储能力有关,也就是只要有足够大的存储空间, 这个用户容量可以非常大。 因此,NB-IoT宣传的所谓用户容量数字实际上没有多大意义。 不同来源的数据为何不同呢?倒不是因为有人撒谎,实际上是他们用来评估的应用模型不一样。 例如3GPP NB-IoT业务模型假定平均每小时每用户接入次数仅0.467次,也就是平均每用户每小时接入网络1次都不到,大部分时间都在休眠,这样NB-IoT网络单扇区容量达到5万接入用户的能力;如果继续降低每小时每用户的接入次数, 单扇区的容量就会更大。这样的模型其实也就适合那些长期休眠、偶尔工作的物联网应用。

 

 

比较有意义的用户容量实际是并发容量或者每秒钟单信道能够处理的用户数量。根据数据包的大小不同, NB-IoT的单扇区实际的并发处理能力也只有15-30个用户终端,偌大一个区域,却只有这么一点终端能够有效工作,再大的覆盖范围又有什么意义呢?

 

 

可见NB-IoT网络所能承载的物联终端的种类和数量都很有限,它虽然能够轻易覆盖大片区域,但却只能承载少量的应用终端,这样的网络的应用价值就非常受限, 也让覆盖广泛的优势被大大削弱了。

 

 

NB-IoT非常可怜的并发用户数量严重限制了网络的投资收益,即使NB-IoT网络的投资成本比较低,总的投资回报依然不高,这是目前国内NB-IoT运营商们陷入无法盈利困境的根本原因,也是NB-IoT不可能成为万物互联的基础设施核心技术的关键原因之一。

 

 

三、低带宽、低网络吞吐率
 

 

 

NB-IoT的带宽不高,只有200kHz,采用这样窄的带宽主要是为了减少在通讯过程中的环境噪声而获得比较好的SNR(信噪比),从而提升有效通讯距离。但带宽决定了最终的有效数据速率的上限,而数据速率又和包的大小一起决定了网络吞吐率,网络吞吐率决定了网络的处理能力, 而这跟并发用户容量是直接相关的。 这么低的带宽意味着网络吞吐率比较低,用户容量比较低。这是NB-IoT的先天不足,无法从根本上进行改善。
 

 

 

能够作为万物互联的核心技术的,必定是可以能够满足大范围部署、在大多数物联网应用中能够获得较好投资回报的技术,NB-IoT可以大范围部署, 但它只能在非常有限的物联网应用中获得较好的投资回报,所以, 它是无法成为万物互联的核心技术的。 运营商最近几年投资了不少的资金建设NB-IoT,用NB-IoT替代退网的2G(GSM/GPRS)实现物联网的广覆盖,试图在物联网行业占主导地位,注定是徒劳的,虽然能够一定程度上推进物联网行业的发展。 事实也表明, 国内运营商NB-IoT业务不知道何时能够收回投资成本。

 

 

运营商应该也已经觉察到这个问题了,所以,带宽更大、速率更高的CAT1成了他们在物联网行业新的主打技术, 但这会成为万物互联的核心技术吗? 答案是也不会, 原因很简单, CAT1的功耗相对于物联网大多数应用来说太高了, 导致成本太高,否则,2G技术早就可以让物联网行业蓬勃发展了。

 

 

综上所述,NB-IoT和CAT1都不能扛起万物互联的大旗,不能成为万物互联的基础核心技术。 在蜂窝技术上有优势的电信运营商、电信设备供应商们,还是专注于蜂窝技术所擅长的那些业务吧,物联网是他们凭蜂窝技术玩不转的。

 
 
[ 技术前沿搜索 ]  [ 加入收藏 ]  [ 告诉好友 ]  [ 打印本文 ]  [ 关闭窗口 ]
 
相关新闻