智慧城市

近期市场将物联网列为热点板块，尤其是NB-IOT标准统一的新闻甚嚣尘上，仿佛物联网崛起就靠NB-IOT，各家券商纷纷推出大块头的报告，数说NB-IOT的各种好处，似乎得NB-IOT者得天下！作为一个通信专业的人，我不禁想问个问题，大家推荐之前都看过NB-IOT的协议吗，是否仔细对照过NB-IOT的技术协议特点得出其具备压倒性巨大优势的结论呢？好歹看看技术文档当个攻略吧！ 本文想抛开投资的思路，纯粹从基本面出发讨论一下NB-IOT的应用空间以及我们眼中物联网发展的几个逻辑。 NB-IOT的来源以及演进历史市场上的报告都说的很详细，我们不赘述，我只是从几个方面讨论一下NB-IOT的技术特点以及应用领域（特别说明：需要指出的是由于IOT标准尚未完全完成，以下讨论的指标很多都是来源于IOT工作组TR45.820的仿真数据，请留意是仿真数据）： 从技术角度来看，NB-IOT的带宽和通信时延到底适用于那些服务？ 先来看看基本的技术特点： NB-IoT系统带宽仅200kHz，传输带宽为180kHz，两侧各保留10K的保护带宽。 物理层下行采用12个子载波，每个子载波间隔15kHz。 物理层编码、调制和传输模式相比于LTE均有不同程度的简化。 为降低终端功耗，减小终端处理的复杂度，下行不支持波束赋型与空分复用等较复杂的传输方式。 物理层上行除常规的15kHz子载波间隔外，还增加了3.75kHz的子载波间隔，支持用户上行使用单子载波传输，以提升上行传输的功率谱密度，增加覆盖能力。 首先，先看传输速率，从传输速率来看，NB-IOT是典型的窄带应用速率，那么就具备窄带通信的速率低，延时较长等基本特点。TR45.820中对速率的预期指标要求是上下行至少支持160kbps，目前NB-IoT速率预估的范围为下行小于250kbps，那么通信速率高于这个数值的应用领域无法适用。从速率角度来看，基本和当前国网智能电表中使用的窄带电力线载波芯片速率相当。 其次，关于时延，如果提供可靠的数据传输，需要引入重传机制，那么也会带来由于大量数据重传将导致时延增加。TR45.820中仿真测试了异常报告业务场景，在保证99%可靠性，不同耦合耗损环境下的时延。目前3GPPIoT设想允许时延约为10s，但实际可以支持更低时延，大概6s左右，如果时延要求高于此数值类型的通信网络也不适用。 总结：NB-IOT适用于速率在250Kbps以下，时延容忍度大于10秒的场景。典型的窄带应用场景。 低功耗方面，真的可以使用十年吗？ 低功耗方面，NB-IoT借助PSM（Power Saving Mode节电模式）和eDRX（Enhanced Discontinuous Reception延长的非连续接受）可实现更长待机。其中在PSM模式下，终端仍旧注册在网但信令不可达，从而使终端更长时间驻留在深睡眠以达到省电的目的，实际上是可以看成是深度睡眠状态。eDRX是Rel-13中新增的功能，进一步延长终端在空闲模式下的睡眠周期，减少接收单元不必要的启动，相对于PSM，大幅度提升了下行通信链路的可到达性。 数据来源：电子发烧友 我们在做通信算法解决方案的时候，通信解决方案一个基本原理是“没有免费的午餐”，总体资源一定的前提下，任何性能提升都是有代价的。从上面的分析不管是PSM还是eDRX，都可以看成是把深度睡眠时间的占比提升以降低功耗，实际上牺牲了实时性要求。 尤其需要指出的是，新闻中频繁报道，各大券商报告中频繁引用的十年寿命周期是怎么算出来。NB-IoT目标是对于典型的低速率、低频次业务模型，等容量电池寿命可达10年以上。对于这个十年的使用寿命，我们只看假设条件就可以了：根据TR45.820的仿真数据，在PSM和eDRX均部署的情况下，如果终端每天发送一次200byte报文，5瓦时电池寿命可达12.8年。 请注意，PSM和eDRX全开，工作在最慵懒的状态下，每天仅仅发送一次200 byte的报文，这几乎是不工作的状态。我们简单的对比，如果每天发送十次200byte报文，寿命会下降到1.28年（严格讲是略大于1.28年，如果考虑PSM和eDRX耗电占空比）。 结论：十年寿命这种假设前提下只是一个梦想，尤其这个数值还是在仿真下得出来的。实际点还是换个大一点的电池并准备3年左右换一次。 单小区接入5万个终端，这样的中心网络结构真的好吗？ 根据TR45.820中典型业务模型下的仿真测试数据，单小区可支持5万个NB-IoT终端接入。于是新闻里面就有了大覆盖范围的应用这一说。但是我们简单考虑一下，这种纯中心模式的网络管理方式，单中心支持5万个点就比当前分散式的网络结构好吗？从轮询周期来看，一个基站小区管理5万个终端，如果有业务需要都问一遍，那该需要多长的周期（我们不考虑无线信号碰撞问题，就那么一个一个来问）。 结论：技术的进步可以解决单小区覆盖度问题，但是像物联网这种高密度网络不一定适合采用中心管理模式，轮询一遍的时间成本可能都无法承受。物联网采用分层模式可能会效率更高。 以上是我们对NB-IOT技术的几个小的思考，很简单，但是我们觉得也很关键，不应该过度夸大NB-IOT的技术优势。 NB-IOT的应用场景 接下来我们看看NB-IOT的应用场景，先说说抄表市场。关于抄表，新闻和报告里都说了水表和气表，那么为什么没有说电表。原因很简单，国网已经基本完成了智能电表的改造，采用的是电力线载波技术（PLC技术）。关于无线抄表和电力线抄表哪个好，我只举一个简单的例子。北京曾经采用过某家公司的无线智能电表解决方案，采用的应该是Zigbee技术，也就是整个区域采用无线自组网进行智能电表远程抄表，遇到的问题是很多表由于信号覆盖的问题抄不到，用了一段时间以后电网公司无法忍受，又换成了双模的智能电表方案（所谓双模是智能电表+微功率无线），从而解决了抄不到表的问题。 也就是说，纯无线通信抄表由于覆盖问题，总会出现信号覆盖不到导致抄表失败的问题，有线+无线双模是更可靠的选择。到这里，不得不说两件事： 第一、智能电表行业已经被PLC占据，NB-IOT基本没有机会。而且当前的智能电表需求也已经过了只需要抄个表就可以的阶段，后面如果配合阶梯电价实现实时费控，那么必须采用宽带的电力线载波通信，大幅缩短遍历抄表所需的时间，否则是无法完成实时费控。也就是说，智能电表即将进入宽带时代，窄带已经不能满足行业需求。这个问题可能在很多行业都会有。 第二、现有的水表和气表市场也面临着国网PLC和双模技术的竞争。国网在积极的推进电、水、热、气四表合一事项，未来NB-IOT到底在抄表市场能够分的多少市场份额实际上具备很大的未知数，而不是像有些报告里说的那样这块是NB-IOT的蓝海市场，至少不是蓝海。 说了这么多，需要澄清一下，我们没有丝毫看低NB-IOT的意思，这一个技术标准的统一的确是物联网行业的一大成果，会大大加速某些行业的物联网升级和应用，但是需要理性对待行业空间和机会。 在我的眼里，我觉得NB-IOT会在两个领域发挥巨大作用：智慧城市和环保监测。 a-智慧城市： 智慧城市里面会有大量的细分领域应用，尤其是市政基础设施的监测监控实际上具备很大的空间，NB-IOT的技术特点以及运营商服务模式和市政基础设施监测市场具备天然的合作技术和适应性。 b-环保监测： 我眼中的NB-IOT特别适合用在户外场景，大面积传感器覆盖，通信实时性要求不严格的场景。我能够想到的一个大市场就是环保监测，不管是大气、水、土壤、还是植被、灾害监测，我认为NB-IOT具备天然的技术优势和需求对接基础。类似于梅安森的环保物联网以及先河环保的网格化大气监测体系，有望获得更好的技术支持，迎来更大的市场空间。 以上是我们对NB-IOT的一些思考，那么接下来说说我们眼里的物联网发展的几个逻辑： A-入口逻辑淡化，融合通信成为物联网发展的基础支撑技术。 我们认为此轮物联网发展的逻辑已经不再是单一入口价值，其实入口的逻辑在淡化，每一个终端都可以扮演入口的角色。我们认为物联网的技术也不是排他的，物联网大行业一定是多个市场繁荣的情况。从这个角度出发，谁的解决方案兼容多种通信协议，就覆盖了更多的潜在细分市场，融合通信是物联网繁荣的一种趋势，也一定是必然的趋势。从这个角度来看，东软载波的融合通信方案具备天然的优势。 B-场景智能是必须具备的能力。 从NEST的没落我们可以看到，单一的硬件产品做的再好，也会因为无法提供完整的功能和完善的用户体验而逐渐没落，失去关注度。物联网不是新技术，当前的特点是产业已经完全认同了物联网的方向并且终端厂商例如家电、智能硬件厂商已经愿意为物联网升级买单，产品智能化提升需要按照完整的场景体验和场景智能让终端用户接受。简单讲，物联网时代用户接受的是一个生活场景里的一组智能产品而不是一个智能产品。另一方面，在一个完整的场景里，需要提供智能化的解决方案才能适应用户个性化的需求，场景智能化成为物联网推广中的一项必备功能。我们认为场景智能的一个重要基础是需要对场景中的底层数据实现深度覆盖和海量采集，之后再利用大数据和人工智能的技术定制用户体验。从这个角度来看，类似和而泰这种具备底层数据采集能力，具备云平台存储和智能化算法解决方案的公司会具备发展的条件，会在传统行业向物联网升级的道路上扮演平台服务商的角色。 C-从行业闭环的角度跟踪产业和寻找标的。 我们的一个基本逻辑就是物联网是按照行业演进的，由于行业不同的属性和不同的技术成熟度，物联网会按照行业为边界实现逐步的产业覆盖，只有能够完成服务闭环的行业才会顺利完成物联网改造并在运营维护的模式下保持生命力。从这个角度出发，物联网的演进逻辑实际上是行业闭环升级演进逻辑。这就回到我们去年上半年主推的物联网细分行业逻辑，未来一定会诞生出一批具备行业优势，能够打造行业闭环的优秀公司，例如：多行业物联网解决方案—汉威电子，零售和价格物联网—合力泰，环保物联网—梅安森，社区物联网—捷顺科技。 最后，我们需要指出，这一轮物联网的逻辑在于产业物联网升级积极性提高和硬件覆盖度提升，上游的芯片和传感器放量是确定事件，因此我们也看好上游的全志科技和苏州固锝等公司。 用一张图结束我们的文章： 数据来源：MAChina 上面这张图是物联网连接数的一个预测，其中LPWA就是指的NB-IOT技术，可以看到NB-IOT和Cellular占比会提升，但是大部分还是短距离无线通信的天下。这张图比较符合我个人的预期。 物联网大发展已经到来，我们应该把眼光盯着整体的增速斜率，而不是仅仅局限在为一种新技术唱赞歌！ Read more.