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时延、吞吐量及功耗......NB-IoT主流芯片哪家强?
栏目:行业动态 发布时间:2018-10-15 来源: 全球物联网观察
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B-IoT(窄带物联网)的发展越来越快,一度引起人们关注。那么,时延、移动场景吞吐量、极限覆盖接入、功耗......这些NB-IoT芯片厂,哪家实力强?哪个模组最给力?关于NB-IoT芯片及模组性能的那些秘密,在这里一一道来。

B-IoT(窄带物联网)的发展越来越快,一度引起人们关注。那么,时延、移动场景吞吐量、极限覆盖接入、功耗......这些NB-IoT芯片厂,哪家实力强?哪个模组最给力?关于NB-IoT芯片及模组性能的那些秘密,在这里一一道来。



什么是NB-IoT?


物联网的无线通信依照传输距离,可分为两类:一类是短距离通信技术,Zigbee、WiFi、蓝牙、Z-wave等;另一类是低功耗广域网,即LPWAN(low-power Wide-Area Network)。LPWAN又可分为两类:一类是工作于未授权频谱的LoRa、SigFox等技术;另一类是工作于授权频谱下,3GPP支持的2/3/4G蜂窝通信技术,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

2014年5月,华为联合沃达丰在3GPP的GSM/EDGD无线接入网(GSM EDGE Radio Access Network, GERAN)研究项目中提出NB-M2M技术。同年,高通公司提交了窄带正交频分复用(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NB-OFDM)技术。2015年5月,NB-M2M与NB-OFDM合并为NB-CIoT。7月,爱立信提出NB-LTE方案。2015年9月,将NB-CIoT与NB-LTE进一步融合,并重新命名为NB-IoT(Narrow Band -Internet of Things)。

2016年6月16日,在韩国釜山召开的3GPPRAN全会第72次会议上,NB-IoT作为3GPP R13一项重要课题,其对应的3GPP协议相关内容获得了RAN全会批准,正式宣告NB-IoT标准核心协议研究全部完成。标准化工作的成功完成也标志着NB-IoT进入规模商用阶段。

NB-IoT技术具有海量连接、超低功耗、深度覆盖、安全性佳、稳定可靠等优势。而实现这些的关键在于终端芯片。它是整个产业链的核心所在,它需要芯片厂商有深厚的技术积累和巨大的资源投入。



NB-IoT芯片


 9月,中国电信发布了NB-IoT芯片及模组报告,分别从时延、移动场景吞吐量、极限覆盖接入、功耗等方面,对联发科、华为海思、中兴微电子、紫光展锐和高通5家芯片厂商的6款芯片进行了评测。

报告显示,2018年芯片相比2017年功耗优化提升明显,提升幅度达50%以上。同时,中国电信在NB测评中对标3GPP要求,所有芯片深度覆盖特性均已达标,联发科芯片续航能力最为突出。

时延:在中等覆盖和弱覆盖下,中兴微、展锐、高通三家芯片均表现优异,且差异较小。

移动场景吞吐量:这几款芯片,均表现良好,联发科表现最优。

极限覆盖接入:

所有芯片均可达到极限量覆盖接入(MCL大于164dB);

不同芯片间差异较小,海思2115和海思2110两款芯片表现优秀(可在RSRP为-137dBm附着网络);

同芯片的不同模块间极限覆盖接入能力差异可达4dBm。

功耗:联发科续航表现最优,已基本达到3GPP的十年要求。

接下来,我们详细了解这5家芯片原厂。


1.华为海思


总部:深圳

简介:国内最大的NB-IOT芯片原厂,覆盖无线网络、固定网络、数字媒体等领域的芯片及解决方案,成功应用在全球100多个国家和地区;在数字媒体领域,已推出SoC网络监控芯片及解决方案、可视电话芯片及解决方案、DVB芯片及解决方案和IPTV芯片及解决方案。同时产品涵盖多种制式和封装的通信模块产品、车联网通信终端产品、行业特种终端以及IoT整体解决方案,并以持续创新和优异品质获得国内外各行业的认可。

主要NB-IoT芯片型号:Hi2110、Hi2115

Hi2110是基于ARM Cortex-M0内核的超低功耗SoC芯片,并搭载了Huawei LiteOS嵌入式物联网操作系统。

Hi2115是以蜂窝频率运行的片上系统(SoC)。 它支持IoT应用,或可通过各种数字接口与外部MCU进行通信。Hi2115工作在698-960 MHz和1695-2180 MHz的频率范围内,系统带宽为200 kHz。该解决方案实现了长距离无线电通信,具有无与伦比的深入建筑物渗透特性。

官网:http://www.hisilicon.com/



2.联发科(MTK)


总部:台湾

简介:专注于无线通讯及数字多媒体等技术领域。其提供的芯片整合系统解决方案,包含无线通讯、高清数字电视、光储存、DVD及蓝光等相关产品。

主要NB-IoT芯片型号:MT2625、MT2621

MT2625是一款支持NB-IoT R14的系统单芯片,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,ARM Cortex-M微控制器、伪静态随机存储器、闪存与电源管理单元,面向家庭自动化、智能抄表及其他静态或移动型物联网应用。

官网:http://www.mediatek.com/



3.中兴微电子


总部:深圳

简介:目前主推一高一低两个物联网芯片系列,以极速Cat4为特质4G物联网芯片WiseFone系列,该系列累计发货千万片,发往欧洲和亚非拉共30多个国家,覆盖移动宽带、车联网、智能电网等20多个行业;以轻盈低功耗为特质的NB-IoT物联网芯片RoseFinch系列将进一步引起物联网行业行业的深度变革。

主要NB-IoT芯片型号:RoseFinch7100

2017年9月,中兴微电子发布了NB-IoT原型芯片兼全球首款全功能全频段NB-IoT芯片RoseFinch7100。RoseFinch7100具有极低的功耗设计、高能效协议处理器、开放应用处理器和全局安全四个方面的特点。在功耗方面,RoseFinch7100已经做到了睡眠功耗2μA。

官网:http://www.sanechips.com.cn/



4.锐迪科(RDA)

总部:上海

简介:主营GSM基带/多制式射频收发器芯片/多制式射频功放芯片/蓝牙、无 线、调频收音组合芯片/机顶盒调谐器/数字及模拟电视芯片/对讲机收发器/卫星电视高频头。

主要NB-IoT芯片型号:RDA8908

紫光展锐在去年12月推出业界高集成度的NB-IoT单模单芯片解决方案RDA8908,采用40nm技术,具有超低功耗、超大容量、超强覆盖等特点,单芯片集成中央处理器、调制解调器、射频收发机、电源管理、ROM与RAM存储单元等。RDA8908可广泛运用于可穿戴设备、智能家居、智慧城市、智慧工农业等各类规模化物联网应用。

官网:http://www.rdamicro.com/


5.高通(Qualcomm)


总部:美国

简介:美国高通公司是全球3G、4G与下一代无线技术的领军企业,并致力于全球5G和NB-IOT标准和研发。主要产品有骁龙(Snapdragon)移动处理器平台,无线芯片组,3G/4G芯片组,系统软件及开发工具和产品、无线解决方案等。

主要NB-IoT芯片型号:MDM9206

MDM9206是一款面向LTE物联网的多模芯片,集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三种技术,是首款支持多模的芯片。

该芯片同时支持Cat-M1和Cat-NB1 LTE的全球所有频段,eMTC/NB-IoT/GSM多模支持,集成了GPS、GNOSS、北斗和伽利略全球导航卫星定位服务,可实现低成本、低功耗、低带宽、广覆盖的物联网产品与服务。

官网:http://www.qualcomm.cn/



NB-IoT模组


中国电信还对28家模组商的37款模组进行了测试。结果显示,同芯片不同模组的数据性能差异明显,在保持低成本的同时需注意保障产品性能。

在模组评测中,时延方面,普天创信T101表现最优;移动场景吞吐量,芯讯通SIM7020C表现突出;在极限接入能力方面,电信物联网CT5211、吴通集团WT208表现较好;综合续航测评中,锐骐科技CN-M50表现最好。

此外,这里整理了NB-IoT模组的一些代表厂商。


1.中兴通讯


总部:深圳

简介:中兴通讯是全球领先的综合通信解决方案提供商。公司通过为全球电信运营商和企业网客户提供创新技术与产品解决方案。

模组型号:ZM8300

采用芯片:高通MDM920

ZM8300是一款采用LGA封装的NB-IoT和eMTC双模的低功耗广域网无线通讯模块。相比传统的4G模块,覆盖增强20dB,节电模式下功耗可低至8μA,同时支持GPS及北斗定位服务,可广泛应用于计量、监测、穿戴、物流、智慧城市、工业物联网等诸多领域。


2.芯讯通无线科技(上海)有限公司


总部:上海

简介:全球领先的M2M模块及解决方案供应商。一直致力于提供GSM/GPRS/EDGE,WCDMA/HSPA/HSPA+,CDMA 1xRTT/EV-DO,FDD/TDD-LTE无线蜂窝通信以及GPS/GLONASS/BEIDOU卫星定位等多种技术平台的模块或终端级别解决方案。

模组型号:SIM7020C

采用芯片:联发科MT2625


3.深圳市中兴物联科技有限公司


总部:深圳

简介:致力于实现更多、更智能、更安全可靠的无线连接和服务,产品涵盖多种制式和封装的通信模块产品、车联网通信终端产品、行业特种终端以及IoT整体解决方案,并以持续创新和优异品质获得国内外各行业的认可。

模组型号:ME3612

采用芯片:高通MDM9206


4.上海移柯通信技术有限公司


总部:上海

简介:一家GSM/GPRS、WCDMA/LTE、NB-IoT、GPS/GNSS模块供应商。公司致力于提供智能和非智能无线模块产品和应用方案。

模组型号:L700

芯片:高通MDM9206

L700是一款多模的IOT模块,其支持多个频段包括CATM1/NB-IOT/GSM/GPRS/EDGE, 其尺寸为30.0 × 30.0 × 2.6mm。其采用LCC的封装,成本优化的SMT形式,高集成度使客户方便设计他们自己的应用产品并能切身感受到模块的小尺寸,低功耗以及高机械强度所带来的益处,L700同时集成了高灵敏度的GNSS,可支持GPS/BEIDOU/ GLONASS 等定位系统,使其特别适用于各种IOT产品和设备中。


5.中移物联网有限公司


总部:深圳

简介:中国移动通信集团公司出资成立的全资子公司。物联网业务服务的支撑者、专用模组和芯片的提供者、物联网专用产品的推动者。

模组型号:M5310

采用芯片:华为海思Hi2110

目前世界上同类产品中最小尺寸,仅19×18.4×2.7mm,节省布板面积达30%以上。模组采用的是海思Hi2110芯片,支持eSIM技术以及OneNET平台协议,这使其适合物联网终端的无线连接,能够有效解决当前物联网的诸多问题,适用于智能抄表、智能停车、智能楼宇、智能家居等行业,助推中国移动在物联网领域业务的有效落地。


6.深圳市有方科技股份有限公司


总部:深圳

简介:有方科技专注于无线应用需求的挖掘和实现,提供专业的LTE、WCDMA、EVDO、GPRS、CDMA 1X、短距无线等多种通讯制式的工业模块产品以及工业物联网解决方案,拥有产品规划、工业设计、结构、硬件、软件、测试、ID、物流等完整的研发及设计体系.

模组型号:N20

采用芯片:高通MDM9206




三大运营商NB-IoT部署情况


目前,三大运营商的物联网发展已步入正轨。在全球范围内,NB-IoT的智能连接数量超过3亿个。

中国电信2017年投入了3亿元物联网专项资金推进NB-IoT终端产业链成熟,其中1亿用于500万台NB-IoT模块补贴,每台补贴20元,借以将NB-IoT模块价格降低至5美元。电信还推出了全球首款NB-IoT套餐,分别不同的档位:2年/户35元、3年/户50元,4年/户65元、5年/户80元、6年/户90元、7年/户100元,以及8年/户105元。

而中国移动也表示投入20亿元专项资金补贴物联网,降低各行业引入物联网技术的门槛和成本,其中针对NB-IoT模组将设置60%到80%不等的补贴率。到2018年底,仅仅是广东移动的物联网连接规模就将达到6000万,建成的NB-IoT基站目前超过2.4万个,到年底将增至4万个,用于终端的专项补贴达到2.54亿元。资费包括20元和40元两档包年资费。

中国联通NB-IoT于2017年第三季度在全国11个省进行试商用,北京、上海、天津等城市实现城区全覆盖。



NB-IoT面临的挑战


NB-IoT相较于传统物联网技术有着自身的优势,同时,它也存在自身的局限性。尽管NB-IoT市场前景广阔,但它不仅受到来自Sigfox和LoRa技术的竞争压力,其背后也存在着价格战。NB-IoT成本极低,大规模应用下成本或降至1美元,单个连接模块有望降低在5美元以内。但目前支持蓝牙、ZigBee等标准的芯片价格仅在2美元左右,仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元。巨大的价格差距无疑将让企业部署NB-IoT产生顾虑。


虽然要实现技术的产品化还有很长的一段路要走,但我们相信NB-IoT技术和其芯片的商业化会为物联网带来新一次热潮。