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行业动态

NB-IoT的各项标准完成测试进入商用阶段,运营商和各大设备厂商纷纷试水
信息来源:传感器技术 上传日期:2018-06-13 点击率:509次

2016年底,NB-IoT的各项标准已完成测试,目前已进入商用阶段。运营商和各大设备厂商纷纷试水,N B-IoT已成为业内新宠并被频繁提及。NB-IoT使用的是800~ 900MHz的授权频段,但是该资源可能满足不了未来业务快速增长的需求,这势必会占用部分现有2G的频谱资源。结合2G退网的趋势,NB-IoT占用2G频段的话题最近被频繁提及。

从产业发展趋势来看,2009年国际主流运营商已经陆续停止2G投资,相继关闭2G网络。美国头号运营商AT&T已宣布于2017年1月1日正式关闭2G网络、停止2G运营及服务,计划将这些频谱在4G网络上重新利用;澳洲电信也于2016年底关闭了现有的2G网络,把2G的部分频段用于4G网络建设;日本、韩国、芬兰等国家的运营商均已明确提出关闭2G网络的日程表。国内的三大运营商都将2G频谱重耕工作提上日程,工信部已发文,批准中国联通和中国电信在原有2G的部分频谱上部署4G网络,国内运营商的2G退网行动将全面启动。

从网络技术特点来看,2G/ 3G网络具有很多相同的业务承载,其中3G网络具有覆盖广、语音质量优、上网速度快、承载用户多、接续时间短、耗电低等优势,完全可以替代2G网络。就目前来看,运营商2G网络普遍存在通信体验质量下降、投诉增多等情况,其原因归根于设备陈旧且故障率高、手机辐射大且功耗高,以及相关设备厂商停止供应备品、备件造成维护困难等问题。此外,很多2G基站的单站收入已不抵运维费用,成为运营商运营维护的负担。另一方面,4G语音业务应用也得到了长足的发展,VoLTE商用速度加快,据统计,过去3年全球VoLTE用户增长15倍,2017年将达2.88亿。目前我国300多个城市已经开展了VoLTE商用运营,用户已超过3000万。有了VoLTE,4G靠2G网络来支撑语音的问题已得到解决。

从终端变化的趋势来看,2G终端占比将逐渐降低。2016年全球GSM / EDGE制式终端出货量占比仅为18%,2017年将降到14%以下;领先的美国、日本市场已先后在2009年、2015年停止2G终端的销售。2016年我国2G手机出货量占比已经降低至不足6 %,且多为老人机、定制机、移动POS机、无线模块等,而4G手机出货占比已高达71.5%,2G手机正逐步退出历史舞台。

对于运营商来讲,数据业务是其未来增量、增收的根本。语音业务虽然存量较大,总体上还是稳中有降,特别是2G业务收入更是快速下降,而承载在2G网络上的基本属于低端用户,在数据业务市场竞争中不具备优势,成为“鸡肋”。同时,运营商也看到了2G/3G/4G多网、多频运营的严重弊端,意识到精简网络、重耕频率、降本增效的重要性,但鉴于现网存有大量2G用户,还贡献相当的业务收入,运营商面临短期利益与长期利益的两难选择。

华为



对于NB-IOT物联网标准的发展,华为的推进是最早的,华为在NB-IOT物联网标准制定方面一直走在国际前列。之前由于芯片和模组的制约,使得NB-IoT技术应用相对迟缓,制约的NB-IOT物联网的落地。目前,华为业界首款商用NB-IoT芯片Boudica120(powered by Huawei LiteOS)月出货量可达100万片,通过芯片及模组的量产,正在加速物联网终端智能产品进入规模商用期。

华为NB-IoT的芯片是Boudica,超低功耗SoC芯片,基于ARM Cortex-M0内核,会搭载Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统。

在硬币大小的尺寸内集成了BB和AP、Flash和电池管理,并预留传感器集成功能。其中AP包含三个ARM-M0内核,每个M0内核分别负责应用、安全、通信功能,这样在方便进行功能管理的同时降低成本和功耗,后续推出的芯片还将会集成Soft SIM,进一步降低成本。



Quectel

高通设计的MDM9206芯片在公众面前亮相的时间点和华为差不多,在今年5月份的时候,mobike单车就已经搭载了这款芯片。从那时看来中国移动对于MDM9206可谓是青睐有加。

MDM9206在是为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频的芯片MDM9206,该芯片支持Cat-M1、Cat-NB1的全球所有频段。并且MDM9206还集成了GPS、格纳洛斯、北斗以及伽利略全球导航卫星定位服务,在不通过任何附加的芯片或者接收器的情况下,可以直接嵌入到该芯片中,实现了与高通 的4G功能的充分整合。



MDM9206不单是通信芯片,它其实是一个具备计算能力的小型SoC,拥有处理器、操作系统以及很多硬件的接口,还拥有挂靠传感器的接口。用户可以通过MDM9支持Linux操作系统和Thread操作系统。



Intel

XMM 7115,支持NB-IoT标准。预计2016年下半年会提供样品。XMM 7315,支持 LTE Category M和NB-IoT两种标准,单一芯片集成了LTE 调制解调器和 IA 应用处理器。预计2017年商品化。



FIBOCOM基于MM7115模组N510

Qualcomm

MDM9206,支持Cat-M(eMTC)和NB-IoT。



Quectel基于MDM9206的BG96模组

Nordic

nRF91系列是Nordic的NB-IoT蜂窝技术产品。预计2017年下半年提供样品,2018年供货。

RDA

锐迪科NB-IoT芯片RDA8909,支持2G、NB-IoT双模,RDA8909符合3GPP R13 NB-IoT标准,还可以通过软件升级支持最新的3GPP R14标准。另一款支持eMTC、NB-IoT和GPRS的三模产品RDA8910也在准备中,预计将于2018Q2量产。

中兴微电子

中兴微电子NB-IoT的芯片是Wisefone7100。

高通有骁龙,华为有麒麟,中兴不能输,所以中兴搞了一个朱雀。

早在去年的9月,中兴就宣布推出了NB-IoT的原型芯片RoseFinch7100。不过转过年来,到了今年3月,RoseFinch摇身一变成了Wisefone(明智的电话?)。



这款芯片的特点是内部集成了其自家的CK802芯片,并且搭载了YunOS。

Wisefone7100从系统架构和物理实现两个方面,对功耗进行了有效优化,使得芯片具备更低的工作电流、电压,其中睡眠电流仅2uA,睡眠功耗只占通讯模块全功耗的16%,而截止电压仅2V,可延长电池寿命近10%。

在数据采集处理方面,Wisefone7100集成超过30个外围接口,适应更多行业。芯片内部集成了开放的应用处理器(CK802),用户可以轻松定义外围接口,运行自定义程序实现数据的采集和处理,并且针对不同用户的需求,提供“独立部署”和“外挂通道”两种推荐解决方案。由于芯片接口集成度高,兼容性强,所以外围成本不到竞品的50%,极致的成本为客户打造最具竞争力的整机解决方案。



Sequans Communication Monarch SX

先来简单介绍两句Sequans,很多人可能未必知道这个公司。

Sequans Communications成立于2003年,已经开发和交付了七代4G技术。 目前,Sequans提供两条LTE产品线:针对移动计算和家庭/便携式路由器设备优化的StreamrichLTE,以及针对物联网的M2M设备和其他优化的StreamliteLTE。 Sequans总部位于法国巴黎,在中国也设有办事处。



Monarch是单芯片LTE Cat M1 / NB1解决方案,专为窄带物联网应用而设计,包括传感器,可穿戴设备以及其他低数据,低功耗M2M和物联网设备。 Monarch符合3GPP 13版LTE Advanced Pro标准的超低功耗和低复杂度特性要求,为机器类型通信(MTC)定义窄带,低数据速率LTE技术。 Monarch实现了非常高的集成度,基带,RF收发器,电源管理和RAM存储器集成在一个小巧的6.5 x 8.5 mm封装中,运行Sequans运营商验证的LTE协议栈,OMA轻量级M2M(LWM2M)客户端 无线设备管理,以及丰富的AT命令。 支持可编程RF滤波功能,可实现简单,简化的物料清单硬件设计,支持单个SKU设备支持全球LTE频段。

Monarch SX非常适合将LTE Cat M1和/或LTE Cat NB1连接添加到窄带,低数据速率M2M和物联网设备,包括资产跟踪器,可穿戴设备,智能电表,智能城市和智能家居传感器以及各种附加工业 和消费者物联网应用程序。

Monarch SX SoC主要组件基于Sequans的Monarch LTE-M / NB-IoT平台,基带,RF,RAM和电源管理,并集成:ARM Cortex-M4处理器用于音频和语音应用的媒体处理引擎,包括支持 用于LTE-M上的VoLTE低功耗传感器集线器GPU和显示控制器用于USB,屏幕,麦克风,电池,GNSS,SIM卡,安全元件,Wi-Fi,低功耗蓝牙,键盘,加速计,陀螺仪和其他传感器的IoT接口。

Mediatek MT2625

MT2625 是一款支持 NB-IoT R14 的系统单芯片(SoC),宽频前端模组支持 3GPP R14 规范下涵盖超低频/低频/中频/四频的全频段运作。MT2625 高度集成 NB-IoT 调制解调数字信号处理器、射频天线及前端模拟基带,还集成 ARM Cortex-M 微控制器(MCU)、伪静态随机存储器(PSRAM)、闪存与电源管理单元(PMU)。MT2625 还整合一系列丰富的外围输入输出接口,包括安全数字输入输出模块(SDIO)、通用异步收发传输器(UART)、I2C 传输协议、I2S、序列外围接口(SPI)及脉冲宽度调制(PWM)。虽然功能强大,MT2625 却具有小巧的封装尺寸和少量的管脚数目,满足对成本敏感及小体积的物联网设备的需求,也有助于厂商简化产品设计流程。



MT2625 基于实时操作系统(RTOS),很容易针对各种不同的应用进行客制化,比如家庭自动化、cloud beacon、智能抄表及诸多其他静态或移动型物联网应用。

Nordic Semi nRF91

我们都知道北欧在蓝牙方面的实力非常强,不过它们居然要出一个NB-IoT的芯片?

不管咋样,Nordic已经在今年夏天宣布了一个自己的产品路线图,按照他们的说法,现在nRF91的芯片应该已经向选定的主要客户提供第一批nRF91系列解决方案,并将在明年推出广泛的可用性和生产线。

不好意思这个芯片可能还存在于臆想中,我们连PPT之类的资料都搜集不到,只有一篇官方的新闻稿,但是我们还是很乐于见到NB-IoT的玩家多一位出来。

似乎入场有点晚了啊,而且本身的技术积累也没有别家强。小编表示不看好┑( ̄Д  ̄)┍。

Intel XMM7115

大佬就是大佬,英特尔绝对是最有远见(钱)的半导体厂商之一。早在2015年年底,英特尔就宣布将在2016年推出自己的NB-IoT产品。后来到了2016年,又宣称将在16年年底进行试产。现在到了2017年年底了,仍然没有动静,看来是要流产了啊。



至少它是做过PPT的,有图为证。

Altair Semiconductor ALT1250

Altair没记错的话现在应该是属于SONY家的。其在今年2月宣布推出了ALT1250——一种窄带CAT-M1和NB1(NB-IoT)芯片组,尺寸小于100平方毫米。在这么小的面积内高度集成了LTE基带处理器,RFIC,PMU,存储器,功率放大器,滤波器和天线开关,以及面向客户开发应用的GNSS和基于蜂窝的定位引擎和MCU子系统。



ALT1250结合了Altair的OneSKUTM RF技术,可以通过一个硬件设计实现多个LTE频段组合。 该芯片组具有超低功耗的特点,包括3GPP PSM和eDRX等多种模式,可实现超过10年的电池寿命。

RDA RDA8909

在本月4日,RDA宣布推出业界最高集成度的NB-IoT 双模单芯片解决方案 RDA8909。



RDA8909 支持 NB-IoT 及 GSM/GPRS 两种网络模式,支持 3GPP-R14 标准,内部集成了射频收发器、电源管理器、调制解调器、模拟基带、Flash 存储器、pSRAM 存储器等,同时还具备内置 ESIM 的版本。网络制式方面,RDA8909 支持 NB-IoT 和 GSM/GPRS 两种模式,包括双待单通和单待单通。PSM 功耗小于 5uA,待机功耗小于1mA。

看起来似乎值得期待啊!

Riot Micro RM1000

最后要说的这个有点意思了,这也是小编写这篇总结贴的由头。近日一家叫Riot Micro的公司推出了RM1000基带NB-IoT&eMTC芯片。



RM1000主要特性和规格:

● MCU - ARM Cortex-M0处理器

● 存储 - QSPI闪存接口

● 连接性

○ LTE-M支持3GPP版本13的基带

○ NB-IoT支持3GPP版本13的基带

○ 带电压控制的SIM接口

● 外设

○ 数字数据和控制接口到流行的RFIC(RBDP / DIQ / SPI)

○ 3x UART接口

○ 通用I / O

● 用于外部组件的集成电源管理

● 温度范围 -40至+ 85°C

MCU内核据说可处理LTE-M / NB-IoT L1 / L2 / L3, IPv4,IPv6,TCP,UDP,SSL协议栈以及AT命令堆栈。 该公司解释说,他们应用“BLE / Wi-Fi架构中的技术来设计具有短距离无线系统特性的成本/功率水平的芯片”。 Riot Micro RM1000现在采用8×8 mm 68焊盘QFN封装或3.5×3.2 mm WLCSP封装,可为客户提供用于评估和模块设计的参考设计。


从产品的特性来看,NB-IoT芯片会集成一些GPS、蓝牙等功能扩展应用需求。从上面的公司看,基本都是做通信领域的公司。

LPWAN产业带来了更多的新机遇,ARM公司也在积极布局LPWAN市场,推出了无线IP产品。用于Narrow Band IoT的ARM Cordio-N IP为设备集成商提供了一个完整的解决方案。Cordio-N NarrowBand IoT解决方案由RF和基带硬件以及由3GPP版本13指定的相应的软件层1,2和3组成。 它提供了高度集成的IP块以及层控制,数字前端,RF接口和软件。 超轻型协议栈解决方案符合最新3GPP标准,并在ARM Cortex-M处理器上运行。Cordio-N从头开始进行了优化,特别针对低功耗和低成本的要求。Cordio-N大大简化了设计,降低了设计门槛,市场未来可能会出现许多个NB-IoT芯片或模组,NB-IoT生态将会进一步丰富。

▌NB-IoT模组厂商

下面整理了部分的NB-IoT模组的厂商:


模组芯片采用的厂商来看,目前市场上的NB-IoT模组还是以华为海思和高通的芯片为主。不少厂家采用了双模或多模的方式来满足更多的连接需求。

▌结束语

根据DIGTIMES Research的整理,下图展示了2017年第一季度全球使用3GPP低功耗网络标准的部署情况:



从上图可以看出,LTE-M网络在北美地区已商用化。国内的蜂窝式LPWA网络正在试验和部署中,还处于市场发展初期。

自3GP发布LTE Release 13蜂巢式LPWAN标准以来,越来越多营运商开始投入LPWAN产业的发展。在实际的应用中也提出了更多的需求,如位置信息,而NB-IoT模块加入了GPS/北斗会带来功耗的增加,影响电池的寿命。预计在2017年将会发布LTE Release 14版本,将会使用基站定位技术(到达时间差),以提升应用体验。

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