愛(ài)立信移動(dòng)市場(chǎng)報告：蜂窩物聯(lián)網(wǎng)讓城市更智能

　　最新版《愛(ài)立信移動(dòng)市場(chǎng)報告》預測,到2022年,將有約290億臺聯(lián)網(wǎng)終端,其中約180億物聯(lián)網(wǎng)終端。無(wú)處不在的蜂窩網(wǎng)絡(luò ),非常適合實(shí)現價(jià)格低廉的物聯(lián)網(wǎng)連接,物聯(lián)網(wǎng)設備通過(guò)蜂窩網(wǎng)絡(luò ),讓城市變得更為智能。

　　互補型物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

　　物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現了兩大細分市場(chǎng):即關(guān)鍵應用連接和大規模物聯(lián)網(wǎng)連接。關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)連接的特點(diǎn)是要求很強的可靠性和可用性,以及超低的延遲。而大規模物聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)是具有海量連接、低數據量、低成本終端和對能耗的嚴格要求。

　　這兩個(gè)領(lǐng)域有大量具有不同連接要求的大量用例。蜂窩網(wǎng)絡(luò )適用于支持這兩個(gè)領(lǐng)域,雖然沒(méi)有單個(gè)技術(shù)適合于所有潛在情況。為了滿(mǎn)足不同潛在大規模物聯(lián)網(wǎng)應用用例的要求,幾個(gè)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)正在標準化,包括擴展覆蓋GSM-IoT、Cat-M1和窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)。

　　根據技術(shù)可用性,用例需求和部署場(chǎng)景,這些解決方案可以互補。例如,EC-GSM服務(wù)于所有GSM市場(chǎng)的應用,Cat-M1支持廣泛的物聯(lián)網(wǎng)應用,包括內容豐富的應用,而NB-IoT針對超低吞吐量應用進(jìn)行了簡(jiǎn)化,并提供極好的覆蓋和部署靈活性。運營(yíng)商是選擇一個(gè)解決方案,還是結合幾個(gè)解決方案取決于幾個(gè)因素,如技術(shù)覆蓋、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)策略和具體的目標市場(chǎng)。

　　超低端大規模物聯(lián)網(wǎng)應用

　　要檢查蜂窩網(wǎng)絡(luò )承載物聯(lián)網(wǎng)流量的能力,需要了解物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的真實(shí)場(chǎng)景及其網(wǎng)絡(luò )影響因素。我們的場(chǎng)景包括由一系列不同物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)組成的流量模型,包括對每個(gè)終端消息大小和流量強度的假設,以及在密集城市環(huán)境中部署的終端數量。它專(zhuān)注于對吞吐量要求有限的超低端物聯(lián)網(wǎng)應用,例如計量和監控用例,因為這些應用將成為許多市場(chǎng)中部署的首批大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

　　大規模物聯(lián)網(wǎng)流量場(chǎng)景

　　每平方公里有1萬(wàn)戶(hù)家庭的密集城市環(huán)境,類(lèi)似倫敦、北京或紐約的中心地區,被用作大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)場(chǎng)景的基礎。假設在該地區部署了一系列不同類(lèi)型的互聯(lián)終端,包括水、煤氣表和電表、自動(dòng)售貨機、租賃自行車(chē)位置監控器和汽車(chē)中(基于每個(gè)家庭一輛汽車(chē),每四個(gè)流量一組計算平均值。)監控駕駛員行為的加速度傳感器。上圖中總結了每個(gè)終端的流量特征。(在這種情況下,上行鏈路流量為主導,下行鏈路流量用于應用確認(ACK和終端之間的控制平面信令(RRC), 無(wú)線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )相對較小) 此場(chǎng)景中使用的聯(lián)網(wǎng)終端的數量代表成熟的大規模物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景。在初始部署階段,終端密度將較低,相應的流量負載也不會(huì )那么高。

　　這些服務(wù)代表了現實(shí)的大規模物聯(lián)網(wǎng)用例范圍,這些用例預計將部署在城市環(huán)境中。

　　這些服務(wù)的部署環(huán)境和流量模型不同:遠程控制儀表可能面臨室內覆蓋挑戰,而安裝在自行車(chē)上的終端通常位于室外。儀表流量可能每天集中傳輸一次,而其他終端可能需要每10分鐘傳輸一次。

　　大規模物聯(lián)網(wǎng)終端的數據流量很小,一個(gè)服務(wù)的典型數據包大約為100-150個(gè)字節,其中考慮了終端ID的有效載荷、時(shí)間戳和報告數據值。

　　此外,每個(gè)數據包都有大約65個(gè)字節的IP開(kāi)銷(xiāo)和更高層報頭;媒體訪(fǎng)問(wèn)控制(MAC)層開(kāi)銷(xiāo)為15個(gè)字節,移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )上行鏈路每個(gè)事件的標準控制信令為59個(gè)字節?？傊?每個(gè)事件產(chǎn)生大約250-300個(gè)字節,由物聯(lián)網(wǎng)終端傳輸。

　　上頁(yè)圖中顯示了產(chǎn)生的流量需求。它清晰表明,盡管終端的密度非常高,每個(gè)終端的流量很低,每單位面積的流量限制為每平方公里幾千比特/每秒(kbps), 而移動(dòng)寬帶業(yè)務(wù)在密集城市地區為每平方公里接近千兆比特/每秒(Gbps)。

　　部署NB-IoT載波,實(shí)現大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)場(chǎng)景

　　NB-IoT適用于超低端物聯(lián)網(wǎng)應用?；究梢耘c終端通信的下行/上行最高瞬時(shí)數據速率為227 / 250kbps,而每個(gè)終端的持續最大吞吐量為21 / 63kbps,足以支持城市情景中的服務(wù)。雖然其容量低于移動(dòng)寬帶,但系統級仿真顯示,一個(gè)180 kHz 的NB-IoT載波可以承載數十kbps——具體取決于載波配置。假設單個(gè)NB-IoT載波在3個(gè)扇區站點(diǎn)部署,城市環(huán)境典型的站點(diǎn)間距離為500米,可實(shí)現每平方公里數百kbps的區域容量。這比我們密集的城市情景中大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)流量的需求大得多。

　　下圖說(shuō)明了在我們的城市情景中,大規模物聯(lián)網(wǎng)累積流量與單個(gè)NB-IoT載波的容量之間的關(guān)系。所有大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的總流量總計占總可用容量的6%,這表明在需要另一個(gè)NB-IoT運營(yíng)商之前,可以支持在所考慮的情況下將大規模物聯(lián)網(wǎng)流量增加15倍。此外,Cat-M1與NB-IoT相比支持更高的數據速率和容量。

　　除業(yè)務(wù)所需的容量外,覆蓋挑戰性位置中的終端至關(guān)重要。因此,NB-IoT和Cat-M1設計提供比GSM和LTE顯著(zhù)更好的覆蓋。這種改進(jìn)的覆蓋允許無(wú)線(xiàn)電信號穿透附加壁壘或紅外反射(IRR)金屬化玻璃窗,可以到達部署在室內深處或地下室(典型的儀表位置)的終端。

　　創(chuàng )造商機

　　蜂窩網(wǎng)絡(luò )可以處理大量大規模物聯(lián)網(wǎng)終端,對網(wǎng)絡(luò )容量的影響最小。我們的方案顯示,單一NB-IoT載波(部署在保護頻帶或帶內,占用10 MHz LTE載波的2%)明顯超出了所考慮的大規模物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的需求。這些發(fā)現意味著(zhù)NB-IoT的初步部署可滿(mǎn)足潛在的更高數據需求和流量強度,也能夠支持其他類(lèi)型的服務(wù)。

　　通常,運營(yíng)商可能不怎么升級現有網(wǎng)絡(luò )以支持物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù),但是該領(lǐng)域的潛在價(jià)值巨大?？梢詮膯蝹€(gè)基站為成千上萬(wàn)的物聯(lián)網(wǎng)終端提供連接是重要的推動(dòng)力量,可以帶來(lái)新商機。

　　物聯(lián)網(wǎng)展望

　　隨著(zhù)新興應用和商業(yè)模式的涌現,以及標準化和終端成本的下降,互聯(lián)終端的數量不斷增長(cháng)。

　　預測到2022年,將會(huì )有290億互聯(lián)終端,其中物聯(lián)網(wǎng)終端將達到181億。

　　2018年,手機數量預計將超過(guò)物聯(lián)網(wǎng)終端,其中包括互聯(lián)汽車(chē)、機器、電表、可穿戴終端和其他消費電子產(chǎn)品。2016年至2022年,在新用例的推動(dòng)下,物聯(lián)網(wǎng)終端預計將以21%的復合年增長(cháng)率增長(cháng)。