NB-IoT滿足5G技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用

剛邁進(jìn)2020年的下半年，5G進(jìn)展一波接著一波。

7月3日，5G R16標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，5G正式進(jìn)入1.0時(shí)代。7月9日，3GPP技術(shù)正式被接受為ITU IMT-2020 5G技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，NB-IoT和NR一起正式成為5G標(biāo)準(zhǔn)。

針對(duì)NB-IoT為何會(huì)被納入5G標(biāo)準(zhǔn)？多個(gè)公司和組織提交的報(bào)告顯示，5G mMTC的核心要求是連接密度達(dá)到每平方公里100萬設(shè)備連接，而NB-IoT能夠達(dá)到ITU這一要求。因此，從技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)角度來看，NB-IoT滿足了ITU對(duì)5G提出的愿景和KPI嚴(yán)苛要求。

5G R16標(biāo)準(zhǔn)的凍結(jié)及NB-IoT成為5G標(biāo)準(zhǔn)重要組成部分，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域來說可謂是真正的好消息。

5G三個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，分別是eMBB（增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶）、mMTC（海量機(jī)器類通信）、uRLLC（超可靠、低時(shí)延通信）。

2019年3月，R15標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，全面支持eMBB場(chǎng)景；7月3日，R16標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié)，其核心亮點(diǎn)為uRLLC的增強(qiáng)功能；如今，NB-IoT正式納入5G標(biāo)準(zhǔn)，成為mMTC場(chǎng)景核心技術(shù)。至此，5G三大場(chǎng)景核心支持標(biāo)準(zhǔn)已準(zhǔn)備就緒，為5G加速商用奠定基礎(chǔ)。

也正是由于5G三大場(chǎng)景核心標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)備就緒，使得5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將加速實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用。尤其是uRLLC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的確定，可以滿足大部分工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景的通信需求。

但NB-IoT納入5G標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域來說將不僅可以升級(jí)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)外網(wǎng)絡(luò)，甚至還可以加速實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入到平臺(tái)的邊緣層。

NB-IoT在智能制造大有可為

那么究竟何為NB-IoT？

NB-IoT是指窄帶物聯(lián)網(wǎng)（Narrow Band Internet of Things）技術(shù)，屬于低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN，Low Power Wide Area Network）的通信技術(shù)，NB-IoT通過優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、采用超窄帶設(shè)計(jì)、半雙工模式、重傳機(jī)制和PSM節(jié)能模式等優(yōu)化技術(shù)，具有低功耗、低成本、高覆蓋、強(qiáng)連接的顯著優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在部署距離和規(guī)模上的諸多不足。

早在2015年，3GPP就制定NB-IoT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，宣告首次出現(xiàn)了專門提供于物物連接的專用網(wǎng)絡(luò)，NB-IoT不僅大幅降低了待機(jī)功耗，而且提升了信號(hào)接收靈敏度，同時(shí)還增強(qiáng)了覆蓋。從最初R13版本開始，發(fā)展到今年的R16版本，NB-IoT的各類性能指標(biāo)不斷加強(qiáng)，并不斷在向5G mMTC接入。

而工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為制造業(yè)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的重要抓手，要想真正實(shí)現(xiàn)智能化改造，最基本的就是要實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，如果設(shè)備、工業(yè)系統(tǒng)不能聯(lián)網(wǎng)，那就成為“無源之水無本之木”，一切也就是空談，而在設(shè)備連接中NB-IoT占據(jù)很重要的作用。

我們知道物聯(lián)網(wǎng)無線接入技術(shù)種類眾多，包括Zigbee、WiFi、藍(lán)牙等短距離通信技術(shù)和LoRa、SigFox、eMTC、NB-IoT等長(zhǎng)距無線通信技術(shù)。其中，受業(yè)界青睞的低功耗廣域技術(shù)LPWA既包括廣域非授權(quán)頻譜技術(shù)LoRa和SigFox，也包括授權(quán)頻譜的eMTC和NB-IoT等。

但設(shè)備究竟是如何聯(lián)網(wǎng)的呢？

設(shè)備接入是基于工業(yè)以太網(wǎng)、工業(yè)總線等工業(yè)通訊協(xié)議，以太網(wǎng)、光纖等通用協(xié)議，3G/4G/5G、NB-IOT等無線協(xié)議將工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備接入到平臺(tái)的邊緣層。其中，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)一般有兩種方式，一種是直接接入，另一種是網(wǎng)關(guān)接入。但不管是直接接入還是網(wǎng)關(guān)接入，NB-IoT在其中都扮演著重要的角色。

特別是在廣域網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸上，需要應(yīng)用廣域和遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)的連接技術(shù)，除了3G/4G/5G、Ethernet、LTE、eMTC等技術(shù)外，NB-IoT也是其主要的連接技術(shù)。

隨著NB-IoT正式納入5G標(biāo)準(zhǔn)，或許在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮更大的作用。

中國(guó)工程院院士譚建榮認(rèn)為，NB-IoT可成5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)技術(shù)，這一技術(shù)聚焦于低功耗廣覆蓋物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)，相較于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具備廣覆蓋、低功耗、大連接、低成本的特點(diǎn)，而通過5G全面加持，使得工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)性能的大幅提升，萬物互聯(lián)最終的目標(biāo)是可以實(shí)現(xiàn)的。譚建榮表示，NB-IoT和5G是具有革命意義的技術(shù)，未來在智能制造大有可為。

NB-IoT為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展添磚加瓦

其實(shí)，NB-IoT將在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用國(guó)家在政策支持方面早有動(dòng)作，在《工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃（2018-2020年）》中將升級(jí)建設(shè)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)外網(wǎng)絡(luò)作為重要任務(wù)，提出建設(shè)低時(shí)延、高帶寬、廣覆蓋、可定制的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)外網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)一批基于5G、NB-IoT、SDN、NFV等新技術(shù)的測(cè)試床。

去年9月份，工信部發(fā)布《工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展指導(dǎo)意見（征求意見稿）》也提出，推動(dòng)5G、NB-IoT等技術(shù)在工業(yè)場(chǎng)景中的應(yīng)用。

在今年5月份，工信部辦公廳發(fā)布的《關(guān)于深入推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》明確表示，以NB-IoT與Cat.1協(xié)同承接2G/3G物聯(lián)連接，提升頻譜利用效率。在保障存量物聯(lián)網(wǎng)終端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)水平的同時(shí)，引導(dǎo)新增物聯(lián)網(wǎng)終端不再使用2G/3G網(wǎng)絡(luò)，推動(dòng)存量2G/3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向NB-IoT/4G（含Cat.1）/5G網(wǎng)絡(luò)遷移。

這一系列的政策文件都表示，NB-IoT在未來的物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面都將釋放巨大的潛能。

智能制造為工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)帶來了廣闊的市場(chǎng)空間，分析機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，2023年，全球工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)空間將達(dá)到2322億美元，NB-IoT基于其廣覆蓋、低功耗、大連接等優(yōu)勢(shì)，將在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中占據(jù)重要的席位。隨著NB-IoT在制造業(yè)應(yīng)用創(chuàng)新的進(jìn)一步推廣，NB-IoT將與其他工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)一道，為制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)添磚加瓦。

特別是NB-IoT納入5G家族后，NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)也將是5G產(chǎn)業(yè)生態(tài)不可或缺的重要組成部分。而NB-IoT近幾年來產(chǎn)業(yè)生態(tài)的建設(shè)，對(duì)未來5G大規(guī)落地和產(chǎn)業(yè)生態(tài)進(jìn)一步建設(shè)打下基礎(chǔ)。

目前，5G R16版本標(biāo)準(zhǔn)已凍結(jié)，但5G標(biāo)準(zhǔn)仍然會(huì)持續(xù)演進(jìn)，來滿足市場(chǎng)對(duì)移動(dòng)通信不斷增長(zhǎng)的需求。作為5G標(biāo)準(zhǔn)核心組成部分，NB-IoT也在持續(xù)演進(jìn)，并也納入到5G整體演進(jìn)的大框架中，與5G其他標(biāo)準(zhǔn)形成協(xié)同，此前，工信部部長(zhǎng)苗圩就曾表示，5G未來80%的應(yīng)用場(chǎng)景將在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，由此可見，5G與NB-IoT在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。

但值得一提是，雖說NB-IoT彌補(bǔ)了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在部署距離和規(guī)模上的諸多不足，但是NB-Io有兩點(diǎn)也是限制其發(fā)展的原因，一是必須由運(yùn)營(yíng)商來部署，因?yàn)樗渴痤l率是授權(quán)的，企業(yè)要想自己搭建一個(gè)在目前看來還不行，想一次性投資后期不再交錢這是不可能的。二是目前相對(duì)于成熟的GPRS模塊，wifi模塊，現(xiàn)在成本還是很高。

但隨著新基建大規(guī)模啟動(dòng)元年的來臨，5G、物聯(lián)網(wǎng)等新興產(chǎn)業(yè)帶來重大發(fā)展機(jī)遇隨之而來，將加快形成NB-IoT、4G、5G技術(shù)梯次承接各類物聯(lián)網(wǎng)連接的發(fā)展格局的形成。
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