要想實(shí)現(xiàn)萬物互聯(lián), 我們就需要有一張#泛在物聯(lián)網(wǎng)(Ubiquitous IoT Network),因?yàn)橹挥杏辛诉@樣的網(wǎng)絡(luò),人們才可能以比較低的門檻獲得物聯(lián)網(wǎng)的服務(wù),這對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的普及至關(guān)重要。
物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所創(chuàng)造的單位價(jià)值一般比較低,因此物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)對(duì)應(yīng)用的成本要求非常高。對(duì)于成本影響最大的就是功耗,一般來說,功耗越低,單位成本就越低。因此,在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中得到最廣泛應(yīng)用的幾種技術(shù)的共同特點(diǎn)就是功耗低,一般使用低容量電池就可以長(zhǎng)期續(xù)航。例如NB-IoT、LoRa等近期在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中最火熱的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)(Low Power Wide Area Network, LPWAN)都宣稱十年以上的電池續(xù)航能力,這可能是業(yè)內(nèi)很多從業(yè)者們?cè)谒麄兺茝V初期對(duì)這些LPWAN們抱有強(qiáng)烈期待和信心的關(guān)鍵因素,其他讓人們非常心動(dòng)的關(guān)鍵特性還有高達(dá)數(shù)萬的大容量、動(dòng)輒數(shù)公里的覆蓋范圍。
但隨著技術(shù)的逐步落地,人們很快就在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)了NB-IoT及其他LPWAN技術(shù)一些局限性,使得這類技術(shù)的適用性存在很大的問題,這些也是NB-IoT在實(shí)際宣傳過程中通過一些技巧性處理讓人們所忽略的。但無論如何修飾,NB-IoT的局限性是不可避免的,主要有如下幾點(diǎn)。
一、具有很大迷惑性的低功耗
在各種關(guān)于NB-IoT的宣傳材料里,低功耗是必然被強(qiáng)調(diào)的技術(shù)優(yōu)勢(shì),這樣電池供電就可以長(zhǎng)期續(xù)航,這是很多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需要的理想特性。
但我們看它的實(shí)際功耗表現(xiàn),就會(huì)發(fā)現(xiàn)它的工作功耗并不比GSM(也就是2G)低多少,一般工作電流也需要數(shù)十毫安甚至上百毫安。那么,它是如何做到低功耗的呢?其實(shí)方式很簡(jiǎn)單粗暴,就是讓終端長(zhǎng)時(shí)間的休眠而少工作,因?yàn)樾菝吖氖潜容^低的,一般休眠電流在數(shù)微安到十?dāng)?shù)微安級(jí)別,比數(shù)十上百毫安的工作電流低多了, 這樣只要讓終端設(shè)備處于多休眠、少工作的工作方式, 功耗看起來就比較低了。 這就是NB-IoT所特有的的PSM(Power Saving Mode)模式和eDRX(extended DRX)模式所做的事情。
但終端設(shè)備在休眠時(shí)是處于離線狀態(tài)的,無法和網(wǎng)絡(luò)通信,所以是無法工作的,因此,這種工作方式只會(huì)適應(yīng)那些對(duì)時(shí)延沒有要求的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用, 這些應(yīng)用允許終端在大多數(shù)的時(shí)間里休眠,在設(shè)定的時(shí)間或者其內(nèi)部的觸發(fā)機(jī)制喚醒終端使其與網(wǎng)絡(luò)重新連接再進(jìn)行很短時(shí)間的工作,符合這種工作模式的典型應(yīng)用就是普通的表計(jì)類應(yīng)用以及部分傳感器應(yīng)用。遺憾的是這樣的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不多,在整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中只占很少的份額;而更多的應(yīng)用如果用NB-IoT來承載的話,功耗就比較高,就喪失了其低功耗的優(yōu)勢(shì),使得成本較高而無法大規(guī)模應(yīng)用。
因此,NB-IoT能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用種類非常有限,這是它無法成為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施的核心技術(shù)的原因之一。
二、容易讓人誤解的大容量
大容量是NB-IoT的又一個(gè)被拿來宣傳的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn),不同來源的宣傳資料的容量數(shù)據(jù)也有差別,基本都集中在5-10萬用戶之間;即使按照最低的5萬的用戶容量來看,這個(gè)數(shù)據(jù)也是非常好看的??墒?mdash;—如同上面的低功耗——這是NB-IoT的吹鼓手們?cè)O(shè)置的又一個(gè)營(yíng)銷陷阱。用戶容量是一個(gè)沒有統(tǒng)一定義的參數(shù),因此一般需要在使用時(shí)明確定義,而他們一般不會(huì)這么做,所幸不提或者刻意弱化,利用這種模糊性,從而讓人容易產(chǎn)生誤解。
NB-IoT的大容量是怎么回事呢? 實(shí)際上他們所說的這種用戶容量是指用戶的靜態(tài)容量,這種靜態(tài)容量的上限實(shí)際上只跟網(wǎng)關(guān)或者基站的存儲(chǔ)能力有關(guān),也就是只要有足夠大的存儲(chǔ)空間, 這個(gè)用戶容量可以非常大。 因此,NB-IoT宣傳的所謂用戶容量數(shù)字實(shí)際上沒有多大意義。 不同來源的數(shù)據(jù)為何不同呢?倒不是因?yàn)橛腥巳鲋e,實(shí)際上是他們用來評(píng)估的應(yīng)用模型不一樣。 例如3GPP NB-IoT業(yè)務(wù)模型假定平均每小時(shí)每用戶接入次數(shù)僅0.467次,也就是平均每用戶每小時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)1次都不到,大部分時(shí)間都在休眠,這樣NB-IoT網(wǎng)絡(luò)單扇區(qū)容量達(dá)到5萬接入用戶的能力;如果繼續(xù)降低每小時(shí)每用戶的接入次數(shù), 單扇區(qū)的容量就會(huì)更大。這樣的模型其實(shí)也就適合那些長(zhǎng)期休眠、偶爾工作的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
比較有意義的用戶容量實(shí)際是并發(fā)容量或者每秒鐘單信道能夠處理的用戶數(shù)量。根據(jù)數(shù)據(jù)包的大小不同, NB-IoT的單扇區(qū)實(shí)際的并發(fā)處理能力也只有15-30個(gè)用戶終端,偌大一個(gè)區(qū)域,卻只有這么一點(diǎn)終端能夠有效工作,再大的覆蓋范圍又有什么意義呢?
可見NB-IoT網(wǎng)絡(luò)所能承載的物聯(lián)終端的種類和數(shù)量都很有限,它雖然能夠輕易覆蓋大片區(qū)域,但卻只能承載少量的應(yīng)用終端,這樣的網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用價(jià)值就非常受限, 也讓覆蓋廣泛的優(yōu)勢(shì)被大大削弱了。
NB-IoT非??蓱z的并發(fā)用戶數(shù)量嚴(yán)重限制了網(wǎng)絡(luò)的投資收益,即使NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的投資成本比較低,總的投資回報(bào)依然不高,這是目前國(guó)內(nèi)NB-IoT運(yùn)營(yíng)商們陷入無法盈利困境的根本原因,也是NB-IoT不可能成為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)設(shè)施核心技術(shù)的關(guān)鍵原因之一。
三、低帶寬、低網(wǎng)絡(luò)吞吐率
NB-IoT的帶寬不高,只有200kHz,采用這樣窄的帶寬主要是為了減少在通訊過程中的環(huán)境噪聲而獲得比較好的SNR(信噪比),從而提升有效通訊距離。但帶寬決定了最終的有效數(shù)據(jù)速率的上限,而數(shù)據(jù)速率又和包的大小一起決定了網(wǎng)絡(luò)吞吐率,網(wǎng)絡(luò)吞吐率決定了網(wǎng)絡(luò)的處理能力, 而這跟并發(fā)用戶容量是直接相關(guān)的。 這么低的帶寬意味著網(wǎng)絡(luò)吞吐率比較低,用戶容量比較低。這是NB-IoT的先天不足,無法從根本上進(jìn)行改善。
能夠作為萬物互聯(lián)的核心技術(shù)的,必定是可以能夠滿足大范圍部署、在大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中能夠獲得較好投資回報(bào)的技術(shù),NB-IoT可以大范圍部署, 但它只能在非常有限的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中獲得較好的投資回報(bào),所以, 它是無法成為萬物互聯(lián)的核心技術(shù)的。 運(yùn)營(yíng)商最近幾年投資了不少的資金建設(shè)NB-IoT,用NB-IoT替代退網(wǎng)的2G(GSM/GPRS)實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的廣覆蓋,試圖在物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)占主導(dǎo)地位,注定是徒勞的,雖然能夠一定程度上推進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的發(fā)展。 事實(shí)也表明, 國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT業(yè)務(wù)不知道何時(shí)能夠收回投資成本。
運(yùn)營(yíng)商應(yīng)該也已經(jīng)覺察到這個(gè)問題了,所以,帶寬更大、速率更高的CAT1成了他們?cè)谖锫?lián)網(wǎng)行業(yè)新的主打技術(shù), 但這會(huì)成為萬物互聯(lián)的核心技術(shù)嗎? 答案是也不會(huì), 原因很簡(jiǎn)單, CAT1的功耗相對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)大多數(shù)應(yīng)用來說太高了, 導(dǎo)致成本太高,否則,2G技術(shù)早就可以讓物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)蓬勃發(fā)展了。
綜上所述,NB-IoT和CAT1都不能扛起萬物互聯(lián)的大旗,不能成為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)核心技術(shù)。 在蜂窩技術(shù)上有優(yōu)勢(shì)的電信運(yùn)營(yíng)商、電信設(shè)備供應(yīng)商們,還是專注于蜂窩技術(shù)所擅長(zhǎng)的那些業(yè)務(wù)吧,物聯(lián)網(wǎng)是他們憑蜂窩技術(shù)玩不轉(zhuǎn)的。