NB-IoT數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò)向“無人區(qū)”延伸

在今年9月底，愛立信和澳洲電訊（Telstra）成功地在澳洲電訊商用網(wǎng)絡(luò)基站中部署并測試了覆蓋距離長達(dá)100公里的NB-IoT數(shù)據(jù)連接，100公里的距離可以為大量人跡罕至的場所帶來連接服務(wù)，將物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)延伸至更多“無人區(qū)”。

物聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)重要使命就是為更多無人值守的場景帶來數(shù)字化解決方案，這必然要求物聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)能夠盡可能多地覆蓋“無人區(qū)”，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商也期望其能夠提供更廣覆蓋的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來提升用戶體驗(yàn)。

在今年9月底，愛立信和澳洲電訊（Telstra）就成功地在澳洲電訊商用網(wǎng)絡(luò)基站中部署并測試了覆蓋距離長達(dá)100公里的NB-IoT數(shù)據(jù)連接，100公里的距離可以為大量人跡罕至的場所帶來連接服務(wù)，將物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)延伸至更多“無人區(qū)”?？梢钥闯?，在NB-IoT商用進(jìn)程中，除了進(jìn)一步提升對城市的深度覆蓋外，業(yè)界也高度關(guān)注NB-IoT的廣度覆蓋并提供普惠性的服務(wù)。

網(wǎng)絡(luò)向“無人區(qū)”延伸，帶來更多場景

覆蓋距離達(dá)到100公里，這不僅是目前應(yīng)用距離最長的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)連接，對于物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈來說也可能成為一個(gè)里程碑，在此基礎(chǔ)上物聯(lián)網(wǎng)企業(yè)可以將服務(wù)擴(kuò)展到廣大的農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)。

實(shí)現(xiàn)100公里的覆蓋距離，愛立信是通過在NB-IoT現(xiàn)網(wǎng)上軟件升級(jí)來進(jìn)行的，沒有對NB-IoT終端設(shè)備做過任何改動(dòng)，即沒有更換任何傳感器、沒有安裝額外的基站、沒有新增芯片模組。此前，3GPP標(biāo)準(zhǔn)下NB-IoT的覆蓋距離上限為大約40公里，而這一技術(shù)讓NB-IoT覆蓋距離增加了一倍多。

這一性能對于澳大利亞這樣的國家來說具有重要意義，作為國土面積幾乎覆蓋整個(gè)大洲且人口稀少的國家，大面積的農(nóng)田、旅游景區(qū)、自然保護(hù)區(qū)等地可以采用遠(yuǎn)距離的物聯(lián)網(wǎng)方案來實(shí)現(xiàn)管理。若這一技術(shù)能夠進(jìn)一步推廣至其他國家運(yùn)營商，則為運(yùn)營商提升其廣覆蓋能力帶來低成本的解決方案。在百公里級(jí)覆蓋能力的加持下，地質(zhì)監(jiān)測、農(nóng)牧場物聯(lián)網(wǎng)、河流湖泊治理、森林防火等重大項(xiàng)目都可以實(shí)施。

以地質(zhì)監(jiān)測為例，大量的地質(zhì)災(zāi)害的源頭雖然在荒無人煙的地方，但地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)會(huì)對周邊造成嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，當(dāng)前主要的防控措施仍依靠人工方式，數(shù)據(jù)采集、傳輸?shù)募皶r(shí)性很差，尤其是對一些人煙稀少的場所預(yù)警遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。當(dāng)NB-IoT具備上限100公里的覆蓋距離時(shí)，在很大程度上能夠?qū)⒋蟛糠中枰O(jiān)測的地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)點(diǎn)覆蓋到，在這種情況下，那些雨量計(jì)、水位計(jì)、位移測量儀等傳感器采集的降雨、地下水、山體位移數(shù)據(jù)就能通過NB-IoT網(wǎng)絡(luò)上傳，形成有效的地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警物聯(lián)網(wǎng)解決方案。在類似的場景下，以往項(xiàng)目的痛點(diǎn)更多在于網(wǎng)絡(luò)覆蓋距離不足，而百公里級(jí)基本滿足需求。

廣覆蓋的經(jīng)濟(jì)性問題也需考慮

對于運(yùn)營商來說，依靠軟件升級(jí)的方式將NB-IoT基站覆蓋能力提升一倍多的成本相對于硬件更新來說要低很多，但也需要從成本收益方面考慮經(jīng)濟(jì)性問題。在筆者看來，此類技術(shù)方案并非所有主流運(yùn)營商需要去采用，對于那些擁有大量農(nóng)村、偏遠(yuǎn)地區(qū)站址資源和客戶的運(yùn)營商來說，將其NB-IoT基站覆蓋能力提升至100公里對其有很大意義，通過基站升級(jí)可以擴(kuò)大這些運(yùn)營商在農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)業(yè)務(wù)范疇以及給用戶提供更多增值服務(wù)；但對于那些業(yè)務(wù)聚焦于主要城市的運(yùn)營商來說可能并不是必需的，因?yàn)镹B-IoT現(xiàn)網(wǎng)的能力基本滿足業(yè)務(wù)的需求。

眾所周知，在農(nóng)村或廣闊的偏遠(yuǎn)地區(qū)部署無線通信網(wǎng)絡(luò)，最大的兩個(gè)問題是基站的供電和回傳資源兩方面，這方面的門檻更多在于自然條件的限制。

曾經(jīng)看過一個(gè)海上4G基站的案例，由于江蘇南通沿海經(jīng)濟(jì)作業(yè)區(qū)向黃海延伸范圍達(dá)數(shù)十公里以上，但陸地基站覆蓋距離的不足，無法有效滿足近海區(qū)域漁業(yè)養(yǎng)殖、港口船運(yùn)等行業(yè)的通信需求。江蘇移動(dòng)于2017年在南通如東洋口港開通了全國首個(gè)海上4G基站，該基站部署在離岸30公里海域，能夠覆蓋黃海近海60公里的海域范圍，滿足了近海區(qū)域內(nèi)的通信需求。在這個(gè)項(xiàng)目中，主要克服的就是供電和回傳兩方面的門檻。

在供電方面，借助的是沿海風(fēng)力發(fā)電企業(yè)的項(xiàng)目資源，在離岸30公里的風(fēng)力發(fā)電平臺(tái)和升壓平臺(tái)上安裝了4G基站，通過風(fēng)電塔完成供電實(shí)現(xiàn)對周邊30公里海域的全部覆蓋；在回傳方面，采用風(fēng)電企業(yè)的海底光纜將基站信號(hào)回傳至核心網(wǎng)?？梢哉f，這一海上無線網(wǎng)絡(luò)覆蓋主要依靠海上風(fēng)電企業(yè)的供電和回傳資源才能完成，也是以一種電信企業(yè)和電力企業(yè)資源共享合作的方式。

但是，大量的偏遠(yuǎn)地區(qū)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場所并不一定擁有類似于海上風(fēng)電企業(yè)那樣現(xiàn)成的供電和回傳資源，基站的覆蓋能力就成為能否提供服務(wù)的瓶頸。目前，一些小型基站采用太陽能的方式在一定程度上解決了供電問題，但回傳依然是瓶頸，當(dāng)偏遠(yuǎn)地區(qū)沒有4G信號(hào)覆蓋或光線部署時(shí)，基站即使能夠收到傳感器數(shù)據(jù)，依然無法回傳至平臺(tái)，達(dá)不到監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理的效果。當(dāng)基站覆蓋能力足夠遠(yuǎn)時(shí)，可以將基站部署在有持續(xù)電源供電和回傳資源的通信鐵塔或其他有一定高度的基礎(chǔ)設(shè)施上，保證數(shù)十公里傳感器數(shù)據(jù)回傳至平臺(tái)。

無獨(dú)有偶，其他低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)也在不斷提升其覆蓋距離的極限，期待能夠盡可能直接收集終端節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)。例如，荷蘭的TTN（The Thing Network）團(tuán)隊(duì)在2017年一次鄉(xiāng)村音樂節(jié)期間，用氣球攜帶傳感器終端，終端發(fā)射功率為25mW，測試其和LoRa網(wǎng)關(guān)間數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)果氣球飛躍德國進(jìn)入波蘭境內(nèi)依然能被荷蘭網(wǎng)關(guān)能給接收，傳輸距離達(dá)到702公里。不過，在筆者看來，這個(gè)試驗(yàn)也是在基站有充足的電源供應(yīng)和回傳資源條件下才能實(shí)現(xiàn)。NB-IoT網(wǎng)絡(luò)由于是由運(yùn)營商部署，其回傳都是自有的資源；但LoRa網(wǎng)絡(luò)尤其是一些在偏遠(yuǎn)地區(qū)私有部署的LoRa網(wǎng)絡(luò)，其回傳依賴于當(dāng)?shù)剡\(yùn)營商的4G或光線資源才能實(shí)現(xiàn)，因此即使終端和基站之間的接入網(wǎng)部分可以達(dá)到超長距離，其基站仍然需要部署在有回傳資源的場所。

當(dāng)然，農(nóng)村和偏遠(yuǎn)地區(qū)的物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)量較少，在這些場所進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)運(yùn)營商要么考慮成本收益的狀況，要么考慮社會(huì)效益（如減少地震災(zāi)害、森林火災(zāi)等）。隨著物聯(lián)網(wǎng)的市場教育持續(xù)推進(jìn)，百公里級(jí)的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益會(huì)逐步發(fā)揮出來，未來物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)部署會(huì)深度和廣度并重，讓廣大的農(nóng)村和廣袤的“無人區(qū)”也能享受物聯(lián)網(wǎng)帶來的成果。