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時延、吞吐量及功耗......NB-IoT主流芯片哪家強?

欄目:行業動態 發布時間:2018-10-15 來源: 全球物聯網觀察
B-IoT(窄帶物聯網)的發展越來越快,一度引起人們關注。那么,時延、移動場景吞吐量、極限覆蓋接入、功耗......這些NB-IoT芯片廠,哪家實力強?哪個模組最給力?關于NB-IoT芯片及模組性能的那些秘密,在這里一一道來。

B-IoT(窄帶物聯網)的發展越來越快,一度引起人們關注。那么,時延、移動場景吞吐量、極限覆蓋接入、功耗......這些NB-IoT芯片廠,哪家實力強?哪個模組最給力?關于NB-IoT芯片及模組性能的那些秘密,在這里一一道來。



什么是NB-IoT?


物聯網的無線通信依照傳輸距離,可分為兩類:一類是短距離通信技術,Zigbee、WiFi、藍牙、Z-wave等;另一類是低功耗廣域網,即LPWAN(low-power Wide-Area Network)。LPWAN又可分為兩類:一類是工作于未授權頻譜的LoRa、SigFox等技術;另一類是工作于授權頻譜下,3GPP支持的2/3/4G蜂窩通信技術,比如EC-GSM、LTE Cat-m、NB-IoT等。

2014年5月,華為聯合沃達豐在3GPP的GSM/EDGD無線接入網(GSM EDGE Radio Access Network, GERAN)研究項目中提出NB-M2M技術。同年,高通公司提交了窄帶正交頻分復用(Narrow Band Orthogonal Frequency Division Multiplexing, NB-OFDM)技術。2015年5月,NB-M2M與NB-OFDM合并為NB-CIoT。7月,愛立信提出NB-LTE方案。2015年9月,將NB-CIoT與NB-LTE進一步融合,并重新命名為NB-IoT(Narrow Band -Internet of Things)。

2016年6月16日,在韓國釜山召開的3GPPRAN全會第72次會議上,NB-IoT作為3GPP R13一項重要課題,其對應的3GPP協議相關內容獲得了RAN全會批準,正式宣告NB-IoT標準核心協議研究全部完成。標準化工作的成功完成也標志著NB-IoT進入規模商用階段。

NB-IoT技術具有海量連接、超低功耗、深度覆蓋、安全性佳、穩定可靠等優勢。而實現這些的關鍵在于終端芯片。它是整個產業鏈的核心所在,它需要芯片廠商有深厚的技術積累和巨大的資源投入。



NB-IoT芯片


 9月,中國電信發布了NB-IoT芯片及模組報告,分別從時延、移動場景吞吐量、極限覆蓋接入、功耗等方面,對聯發科、華為海思、中興微電子、紫光展銳和高通5家芯片廠商的6款芯片進行了評測。

報告顯示,2018年芯片相比2017年功耗優化提升明顯,提升幅度達50%以上。同時,中國電信在NB測評中對標3GPP要求,所有芯片深度覆蓋特性均已達標,聯發科芯片續航能力最為突出。

時延:在中等覆蓋和弱覆蓋下,中興微、展銳、高通三家芯片均表現優異,且差異較小。

移動場景吞吐量:這幾款芯片,均表現良好,聯發科表現最優。

極限覆蓋接入:

所有芯片均可達到極限量覆蓋接入(MCL大于164dB);

不同芯片間差異較小,海思2115和海思2110兩款芯片表現優秀(可在RSRP為-137dBm附著網絡);

同芯片的不同模塊間極限覆蓋接入能力差異可達4dBm。

功耗:聯發科續航表現最優,已基本達到3GPP的十年要求。

接下來,我們詳細了解這5家芯片原廠。


1.華為海思


總部:深圳

簡介:國內最大的NB-IOT芯片原廠,覆蓋無線網絡、固定網絡、數字媒體等領域的芯片及解決方案,成功應用在全球100多個國家和地區;在數字媒體領域,已推出SoC網絡監控芯片及解決方案、可視電話芯片及解決方案、DVB芯片及解決方案和IPTV芯片及解決方案。同時產品涵蓋多種制式和封裝的通信模塊產品、車聯網通信終端產品、行業特種終端以及IoT整體解決方案,并以持續創新和優異品質獲得國內外各行業的認可。

主要NB-IoT芯片型號:Hi2110、Hi2115

Hi2110是基于ARM Cortex-M0內核的超低功耗SoC芯片,并搭載了Huawei LiteOS嵌入式物聯網操作系統。

Hi2115是以蜂窩頻率運行的片上系統(SoC)。 它支持IoT應用,或可通過各種數字接口與外部MCU進行通信。Hi2115工作在698-960 MHz和1695-2180 MHz的頻率范圍內,系統帶寬為200 kHz。該解決方案實現了長距離無線電通信,具有無與倫比的深入建筑物滲透特性。

官網:http://www.hisilicon.com/



2.聯發科(MTK)


總部:臺灣

簡介:專注于無線通訊及數字多媒體等技術領域。其提供的芯片整合系統解決方案,包含無線通訊、高清數字電視、光儲存、DVD及藍光等相關產品。

主要NB-IoT芯片型號:MT2625、MT2621

MT2625是一款支持NB-IoT R14的系統單芯片,高度集成NB-IoT調制解調數字信號處理器、射頻天線及前端模擬基帶,ARM Cortex-M微控制器、偽靜態隨機存儲器、閃存與電源管理單元,面向家庭自動化、智能抄表及其他靜態或移動型物聯網應用。

官網:http://www.mediatek.com/



3.中興微電子


總部:深圳

簡介:目前主推一高一低兩個物聯網芯片系列,以極速Cat4為特質4G物聯網芯片WiseFone系列,該系列累計發貨千萬片,發往歐洲和亞非拉共30多個國家,覆蓋移動寬帶、車聯網、智能電網等20多個行業;以輕盈低功耗為特質的NB-IoT物聯網芯片RoseFinch系列將進一步引起物聯網行業行業的深度變革。

主要NB-IoT芯片型號:RoseFinch7100

2017年9月,中興微電子發布了NB-IoT原型芯片兼全球首款全功能全頻段NB-IoT芯片RoseFinch7100。RoseFinch7100具有極低的功耗設計、高能效協議處理器、開放應用處理器和全局安全四個方面的特點。在功耗方面,RoseFinch7100已經做到了睡眠功耗2μA。

官網:http://www.sanechips.com.cn/



4.銳迪科(RDA)

總部:上海

簡介:主營GSM基帶/多制式射頻收發器芯片/多制式射頻功放芯片/藍牙、無 線、調頻收音組合芯片/機頂盒調諧器/數字及模擬電視芯片/對講機收發器/衛星電視高頻頭。

主要NB-IoT芯片型號:RDA8908

紫光展銳在去年12月推出業界高集成度的NB-IoT單模單芯片解決方案RDA8908,采用40nm技術,具有超低功耗、超大容量、超強覆蓋等特點,單芯片集成中央處理器、調制解調器、射頻收發機、電源管理、ROM與RAM存儲單元等。RDA8908可廣泛運用于可穿戴設備、智能家居、智慧城市、智慧工農業等各類規?;锫摼W應用。

官網:http://www.rdamicro.com/


5.高通(Qualcomm)


總部:美國

簡介:美國高通公司是全球3G、4G與下一代無線技術的領軍企業,并致力于全球5G和NB-IOT標準和研發。主要產品有驍龍(Snapdragon)移動處理器平臺,無線芯片組,3G/4G芯片組,系統軟件及開發工具和產品、無線解決方案等。

主要NB-IoT芯片型號:MDM9206

MDM9206是一款面向LTE物聯網的多模芯片,集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三種技術,是首款支持多模的芯片。

該芯片同時支持Cat-M1和Cat-NB1 LTE的全球所有頻段,eMTC/NB-IoT/GSM多模支持,集成了GPS、GNOSS、北斗和伽利略全球導航衛星定位服務,可實現低成本、低功耗、低帶寬、廣覆蓋的物聯網產品與服務。

官網:http://www.qualcomm.cn/



NB-IoT模組


中國電信還對28家模組商的37款模組進行了測試。結果顯示,同芯片不同模組的數據性能差異明顯,在保持低成本的同時需注意保障產品性能。

在模組評測中,時延方面,普天創信T101表現最優;移動場景吞吐量,芯訊通SIM7020C表現突出;在極限接入能力方面,電信物聯網CT5211、吳通集團WT208表現較好;綜合續航測評中,銳騏科技CN-M50表現最好。

此外,這里整理了NB-IoT模組的一些代表廠商。


1.中興通訊


總部:深圳

簡介:中興通訊是全球領先的綜合通信解決方案提供商。公司通過為全球電信運營商和企業網客戶提供創新技術與產品解決方案。

模組型號:ZM8300

采用芯片:高通MDM920

ZM8300是一款采用LGA封裝的NB-IoT和eMTC雙模的低功耗廣域網無線通訊模塊。相比傳統的4G模塊,覆蓋增強20dB,節電模式下功耗可低至8μA,同時支持GPS及北斗定位服務,可廣泛應用于計量、監測、穿戴、物流、智慧城市、工業物聯網等諸多領域。


2.芯訊通無線科技(上海)有限公司


總部:上海

簡介:全球領先的M2M模塊及解決方案供應商。一直致力于提供GSM/GPRS/EDGE,WCDMA/HSPA/HSPA+,CDMA 1xRTT/EV-DO,FDD/TDD-LTE無線蜂窩通信以及GPS/GLONASS/BEIDOU衛星定位等多種技術平臺的模塊或終端級別解決方案。

模組型號:SIM7020C

采用芯片:聯發科MT2625


3.深圳市中興物聯科技有限公司


總部:深圳

簡介:致力于實現更多、更智能、更安全可靠的無線連接和服務,產品涵蓋多種制式和封裝的通信模塊產品、車聯網通信終端產品、行業特種終端以及IoT整體解決方案,并以持續創新和優異品質獲得國內外各行業的認可。

模組型號:ME3612

采用芯片:高通MDM9206


4.上海移柯通信技術有限公司


總部:上海

簡介:一家GSM/GPRS、WCDMA/LTE、NB-IoT、GPS/GNSS模塊供應商。公司致力于提供智能和非智能無線模塊產品和應用方案。

模組型號:L700

芯片:高通MDM9206

L700是一款多模的IOT模塊,其支持多個頻段包括CATM1/NB-IOT/GSM/GPRS/EDGE, 其尺寸為30.0 × 30.0 × 2.6mm。其采用LCC的封裝,成本優化的SMT形式,高集成度使客戶方便設計他們自己的應用產品并能切身感受到模塊的小尺寸,低功耗以及高機械強度所帶來的益處,L700同時集成了高靈敏度的GNSS,可支持GPS/BEIDOU/ GLONASS 等定位系統,使其特別適用于各種IOT產品和設備中。


5.中移物聯網有限公司


總部:深圳

簡介:中國移動通信集團公司出資成立的全資子公司。物聯網業務服務的支撐者、專用模組和芯片的提供者、物聯網專用產品的推動者。

模組型號:M5310

采用芯片:華為海思Hi2110

目前世界上同類產品中最小尺寸,僅19×18.4×2.7mm,節省布板面積達30%以上。模組采用的是海思Hi2110芯片,支持eSIM技術以及OneNET平臺協議,這使其適合物聯網終端的無線連接,能夠有效解決當前物聯網的諸多問題,適用于智能抄表、智能停車、智能樓宇、智能家居等行業,助推中國移動在物聯網領域業務的有效落地。


6.深圳市有方科技股份有限公司


總部:深圳

簡介:有方科技專注于無線應用需求的挖掘和實現,提供專業的LTE、WCDMA、EVDO、GPRS、CDMA 1X、短距無線等多種通訊制式的工業模塊產品以及工業物聯網解決方案,擁有產品規劃、工業設計、結構、硬件、軟件、測試、ID、物流等完整的研發及設計體系.

模組型號:N20

采用芯片:高通MDM9206




三大運營商NB-IoT部署情況


目前,三大運營商的物聯網發展已步入正軌。在全球范圍內,NB-IoT的智能連接數量超過3億個。

中國電信2017年投入了3億元物聯網專項資金推進NB-IoT終端產業鏈成熟,其中1億用于500萬臺NB-IoT模塊補貼,每臺補貼20元,借以將NB-IoT模塊價格降低至5美元。電信還推出了全球首款NB-IoT套餐,分別不同的檔位:2年/戶35元、3年/戶50元,4年/戶65元、5年/戶80元、6年/戶90元、7年/戶100元,以及8年/戶105元。

而中國移動也表示投入20億元專項資金補貼物聯網,降低各行業引入物聯網技術的門檻和成本,其中針對NB-IoT模組將設置60%到80%不等的補貼率。到2018年底,僅僅是廣東移動的物聯網連接規模就將達到6000萬,建成的NB-IoT基站目前超過2.4萬個,到年底將增至4萬個,用于終端的專項補貼達到2.54億元。資費包括20元和40元兩檔包年資費。

中國聯通NB-IoT于2017年第三季度在全國11個省進行試商用,北京、上海、天津等城市實現城區全覆蓋。



NB-IoT面臨的挑戰


NB-IoT相較于傳統物聯網技術有著自身的優勢,同時,它也存在自身的局限性。盡管NB-IoT市場前景廣闊,但它不僅受到來自Sigfox和LoRa技術的競爭壓力,其背后也存在著價格戰。NB-IoT成本極低,大規模應用下成本或降至1美元,單個連接模塊有望降低在5美元以內。但目前支持藍牙、ZigBee等標準的芯片價格僅在2美元左右,僅支持其中一種標準的芯片價格不到1美元。巨大的價格差距無疑將讓企業部署NB-IoT產生顧慮。


雖然要實現技術的產品化還有很長的一段路要走,但我們相信NB-IoT技術和其芯片的商業化會為物聯網帶來新一次熱潮。


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