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華為助力NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議凍結(jié)

來源:C114中國通信網(wǎng) 原文出自【比特網(wǎng)】,轉(zhuǎn)載請保留原文鏈接:http://network.chinabyte.com/407/13809907.shtml

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關(guān)鍵詞:華為 NB-IoT

        2016年6月16日,這是蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)最為重要的一天,這一天在韓國釜山召開的3GPP RAN全會第72次會議順利結(jié)束。NB-IoT(Narrow Band Internet of Things,窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng))作為3GPP R13一項重要課題,其對應(yīng)的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會批準(zhǔn),正式宣告了這項受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)核心協(xié)議歷經(jīng)2年多的研究終于經(jīng)全部完成。全球運營商終于有了基于標(biāo)準(zhǔn)化的物聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議,基于該協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品和解決方案將能很好的服務(wù)于廣大行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)市場。標(biāo)準(zhǔn)化工作的成功完成也標(biāo)志著NB-IoT即將進(jìn)入規(guī)模商用階段。


        NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)起源


        物聯(lián)網(wǎng)可以應(yīng)用在生產(chǎn)和生活的方方面面,其業(yè)務(wù)對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的需求也有差別。高速率業(yè)務(wù)主要使用3G、4G技術(shù),如監(jiān)控攝像頭等;中等速率業(yè)務(wù)主要使用GPRS技術(shù),如POS機(jī)等。低速率業(yè)務(wù)目前還沒有很好的蜂窩技術(shù)來滿足,很多情況下只能使用GPRS技術(shù)勉力支撐。隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,低速率業(yè)務(wù)漸漸成為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)未來主要的市場發(fā)展方向,業(yè)界將這一市場歸納為LPWAN(Low Power Wide Area Network)市場,即低功耗廣域網(wǎng)。由于GPRS技術(shù)存在終端功耗高、覆蓋能力不足等問題,無法應(yīng)對LPWAN市場需求。因此運營商希望有一個新的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來滿足LPWAN市場需求。


        基于對蜂窩物聯(lián)網(wǎng)這一趨勢和需求的敏銳洞察,2013年初,華為與業(yè)內(nèi)有共識的運營商、設(shè)備廠商、芯片廠商一起開展了廣泛而深入的需求和技術(shù)研討,并迅速達(dá)成了推動窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的共識,NB-IoT研究正式開始。當(dāng)時,大家為這個窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)起名叫LTE-M,全稱為LTE for Machine to Machine,名字蘊(yùn)含的期望是基于LTE產(chǎn)生一種革命性的新空口技術(shù),該技術(shù)既能做到終端低成本低功耗,又能夠和LTE網(wǎng)絡(luò)共同部署。


       LTE-M確定了窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵目標(biāo):覆蓋率需要達(dá)到99.9%,鏈路預(yù)算至少比GSM高20dB以上;終端功耗越低越好;終端的模組成本希望低于5美金。


        以此需求為目標(biāo),華為作為唯一一家的中國設(shè)備廠商提出了窄帶設(shè)計思想,并從理論上論證了上行窄帶在覆蓋受限區(qū)域可以帶來一個量級以上的容量提升,為NB-IoT的后續(xù)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ),其經(jīng)典的窄帶提升容量的公式也被廣泛采用。此外,華為還首創(chuàng)性的提出了上行3.75kHz LTE的概念,系統(tǒng)性的闡述了180kHz窄帶系統(tǒng)的設(shè)計理念以及帶來的潛在好處。包括可以與GSM、UMTS、LTE共部署,比如在GSM Refarming場景,只要拿出一個GSM載波200kHz資源,就可以部署此180kHz窄帶系統(tǒng)。此外,180kHz窄帶系統(tǒng)還可以部署在LTE保護(hù)帶中,這些設(shè)計思想都成為了NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)。


        NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)制定歷程


        一項技術(shù)要成為3GPP標(biāo)準(zhǔn),首先需要立項成為SI(Study Item),研究分析后產(chǎn)生TR(Technical Report),經(jīng)過3GPP組織評議后可以轉(zhuǎn)成WI(Work Item),然后由各個工作項目組輸出TS(Technical Specification)。因為需要巨大的研究資源投入,所以整個過程一般由一家或幾家行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)牽頭,反映在組織形式上一般是貢獻(xiàn)最大的企業(yè)會作為報告人。本次NB-IoT的4個報告人依次為沃達(dá)豐、華為、愛立信、高通。


        從LTE-M到CIoT


        在LTE-M的技術(shù)方案選擇上,當(dāng)時主要有兩種思路:一種是基于現(xiàn)有GSM演進(jìn)思路;另一種是華為提出的新空口思路,當(dāng)時名稱為NB-M2M。


        在2014年5月份,由沃達(dá)豐,中國移動,Orange,Telecom Italy,華為,諾基亞等公司支持的SI “Cellular System Support for Ultra Low Complexity and Low Throughput Internet of Things” 在3GPP GERAN工作組立項,這兩種思路都被包含在內(nèi),LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT,簡稱CIoT。由于絕大多數(shù)運營商更加關(guān)心新空口方案,因此,在相當(dāng)長的一段時間內(nèi),NB-M2M成為了運營商熱議的一個話題。


        從NB-M2M到NB-CIoT


        隨著工作的進(jìn)展,在GERAN進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化研究的CIoT得到了越來越多的運營商、廠商的關(guān)注,已經(jīng)冷清的GERAN逐漸又熱鬧了起來。一些原來已不參加GERAN會議的運營商、設(shè)備商、芯片廠商重新回到了GERAN,關(guān)注CIoT課題。


        2015年4月底的PCG(Project Coordination Group)會議上做了一件重要的決定:CIoT在GERAN做完SI之后,WI階段要到RAN立項并完成相關(guān)協(xié)議。這說明了CIoT課題受到全球運營商的廣泛關(guān)注,因此PCG決議將CIoT這棵樹苗從GERAN拔到了RAN,再進(jìn)一步栽培長大。


        RAN參與公司眾多,為了盡快取得標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展,融合和協(xié)作就是最有效的做法,這也是共同推動一個產(chǎn)業(yè)的必經(jīng)之路。2015年5月,華為和高通在共識的基礎(chǔ)上,共同宣布了一種融合的解決方案,即上行采用FDMA多址方式,下行采用OFDM多址方式,融合之后的方案名字叫做NB-CIoT(Narrow Band Cellular IoT)。


        從NB-CIoT到NB-IoT


        隨著市場逐漸清晰,蜂窩物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)業(yè)的動作不斷加速。華為和高通技術(shù)方案的融合,進(jìn)一步震動了業(yè)界。對于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)這一未來具有巨大空間的市場方向,誰也不愿意做落后者。在華為和高通宣布了技術(shù)方案融合之后,更多的公司參與進(jìn)來,跟蹤NB-CIoT SI標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展。


        與此同時,其它廠商受到市場需求的牽引,也加快了在窄帶領(lǐng)域的研發(fā)節(jié)奏。經(jīng)過一段時間的醞釀,愛立信聯(lián)合幾家公司,在GERAN SI階段最后一次會議,即GERAN 2015年 8月10日的會議上,提出了NB-LTE(Narrow Band LTE)的概念。在2015年9月份的RAN#69次會議上,經(jīng)過激烈討論,各方最終達(dá)成了一致,NB-CIoT和NB-LTE兩個技術(shù)方案進(jìn)行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進(jìn)到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。



        NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展歷程


        NB-IoT核心協(xié)議凍結(jié),9月完成性能規(guī)范


        截止6月16日,NB-IoT R核心協(xié)議在RAN1、RAN2、RAN3、RAN4四個工作組均已凍結(jié)。性能規(guī)范在3GPP RAN4工作組,計劃在9月份結(jié)束。性能規(guī)范NB-IoT與eMTC同時進(jìn)行,計劃同時完成。


       華為積極貢獻(xiàn)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)化工作


        NB-IoT得到了業(yè)界空前的關(guān)注。3GPP各家公司均貢獻(xiàn)了大量的提案,從GERAN的SI開始,各公司共計貢獻(xiàn)了3205項技術(shù)提案,獲得通過的提案總共有447項,可謂碩果累累。其中華為貢獻(xiàn)提案1008項,184項獲得通過,占全部447項已通過提案的41%。華為貢獻(xiàn)了最多的標(biāo)準(zhǔn)提案,位居全球第一,展示了強(qiáng)大的標(biāo)準(zhǔn)與概念領(lǐng)導(dǎo)能力。華為與4家歐美領(lǐng)先公司共同貢獻(xiàn)了約98%的通過提案。

        3GPP R13 NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)通過提案數(shù)統(tǒng)計

        3GPP R13 NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)提案數(shù)統(tǒng)計


        做為NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)的主要推動者,華為在各個階段均做出了大量貢獻(xiàn):


        Study Item階段


        從最早的NB-M2M在2014年5月份在GERAN SI立項之后,華為就提前做了大量的研究工作。在第一次SI會議上,華為即提交了支撐該SI的NB-M2M技術(shù)概念討論稿,并在隨后的GERAN會議上快速完善了NB-M2M技術(shù)方案,有力的推動了GERAN SI的進(jìn)展。


        Work Item階段


        Work Item在RAN開展,華為擔(dān)任了NB-IoT課題的第二報告人職位,承擔(dān)該課題線下討論的組織工作、大量評估工作的匯總以及課題進(jìn)展總責(zé)任人的角色。由于NB-IoT涉及到整個空口的全新開發(fā),工作量巨大,因而該課題設(shè)置了4個報告人,依次為沃達(dá)豐、華為、愛立信、高通。


        除了報告人之外,華為還承擔(dān)了大量的技術(shù)性工作和組織性工作。尤其是2015年10月份以后, NB-CIoT與NB-LTE進(jìn)行融合,每次會議都有接近200篇技術(shù)提案,要進(jìn)行大量的技術(shù)方案研究與論證、評估技術(shù)方案的性能、綜合分析技術(shù)的利弊再進(jìn)行取舍整合。既需要有深厚的技術(shù)能力,又要能高屋建瓴統(tǒng)觀全局,還要能夠協(xié)調(diào)好各組織機(jī)構(gòu)和公司步調(diào)一致。華為很好的承擔(dān)了這一職責(zé),負(fù)責(zé)最終整理輸出了權(quán)威的評估匯總版本,形成了R1-157741提案,并獲得RAN1一致通過。


        在隨后的2015年12月份到2016年4月份NB-IoT協(xié)議制定進(jìn)入關(guān)鍵的沖刺階段。NB-IoT的4位報告人沃達(dá)豐、華為、愛立信、高通在集體協(xié)商之后,決定開展廣泛的討論,以便加速NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。在2015年12月中旬,4位報告人建立了一個超過40個公司參與,總共150多位成員的討論群組,并且建立了11個討論議題,包括同步、隨機(jī)訪問、廣播等議題等。其中華為承擔(dān)了同步、下行參考信號、下行復(fù)用方式等3個議題的組織者,其他8個議題由愛立信、高通等7家公司承擔(dān)。華為不僅在自己承擔(dān)的議題中提交了大量的技術(shù)建議,并且也積極參與其他公司組織的議題討論,為3GPP取得進(jìn)展做出了貢獻(xiàn)。


        主持會議與協(xié)議撰寫


        3GPP標(biāo)準(zhǔn)化另外一個關(guān)鍵的工作就是協(xié)議的撰寫。作為LTE協(xié)議36.212協(xié)議的總體撰寫人,華為高質(zhì)量的完成36.212中有關(guān)NB-IoT的協(xié)議撰寫。此外,華為還承擔(dān)了36.300,36.302,36.331協(xié)議有關(guān)NB-IoT的撰寫工作,為3GPP NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)展做出了積極的貢獻(xiàn)。


        通常3GPP的會議由各個工作組的主席來主持,在時間沖突的情況下可以由公認(rèn)的這一領(lǐng)域的權(quán)威專家代為主持。在韓國釜山召開的3GPP RAN1 84BIS會議就出現(xiàn)了上述情況,華為的資深標(biāo)準(zhǔn)專家Brian主持了NB-IoT部分議題。


        NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)在中國


        眾多行業(yè)分析機(jī)構(gòu)的研究都認(rèn)為中國將成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場。與3GPP標(biāo)準(zhǔn)化節(jié)奏保持同步,國內(nèi)也開始了NB-IoT相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。在2015年11月份的中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會CCSA TC5 WG9#74次會議上,通過了《面向物聯(lián)網(wǎng)的蜂窩窄帶無線接入總體技術(shù)要求》的立項,標(biāo)志著國內(nèi)NB-IoT標(biāo)準(zhǔn)化工作正式啟動。在2016年6月初CCSA TC5 WG9#77次會議上通過了NB-IoT系列行標(biāo)(包含核心網(wǎng),接入網(wǎng)和終端)的立項工作。NB-IoT系列行標(biāo)計劃發(fā)布時間為2016年年底。這標(biāo)志著在中國,NB-IoT已經(jīng)具備了在2017年年初規(guī)模商用的基本條件,預(yù)計2017年將是中國NB-IoT規(guī)模商用的元年。會議同時對eMTC行標(biāo)進(jìn)行了立項,時間上比NB-IoT行標(biāo)晚半年,預(yù)計2017年初開始討論,2017年6月份發(fā)布。


        華為以實踐助力NB-IoT起航


        2015年11月,在華為聯(lián)合主流運營商、設(shè)備廠商、芯片廠商和相關(guān)國際組織在內(nèi)的21家產(chǎn)業(yè)巨頭,在華為香港MBB論壇期間舉辦的NB-IoT論壇籌備會上,正式宣布成立了GSMA NB-IoT Forum產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,旨在加速窄帶物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展。其中六家運營商成員還宣布,將聯(lián)合華為在全球成立六個NB-IoT開放實驗室,聚焦窄帶物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)創(chuàng)新、行業(yè)發(fā)展、互操作性測試和產(chǎn)品兼容驗證。


        華為已經(jīng)在全球范圍與合作伙伴開始基于預(yù)標(biāo)準(zhǔn)方案進(jìn)行業(yè)務(wù)應(yīng)用測試,以便貼近客戶需求、激發(fā)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新、完善并提高技術(shù)方案:


        2015年2月世界移動大會期間,華為聯(lián)合沃達(dá)豐展示了包含芯片在內(nèi)的水表應(yīng)用的端到端業(yè)務(wù)演示。


        2015年6月,華為聯(lián)合上海聯(lián)通開啟智能停車應(yīng)用的端到端外場測試。


        2015年11月,華為聯(lián)合德國電信在德國完成基于智能停車的端到端外場測試。


        2015年12月,華為聯(lián)合沃達(dá)豐及西班牙當(dāng)?shù)厮畡?wù)公司,在沃達(dá)豐西班牙商用網(wǎng)絡(luò)上完成水務(wù)應(yīng)用的端到端測試。


        2016年4月,華為聯(lián)合阿聯(lián)酋電信完成智能停車應(yīng)用的業(yè)務(wù)應(yīng)用測試。


        2016年4月,華為聯(lián)合澳洲東南水務(wù)、及當(dāng)?shù)剡\營商VHA、Optus共同開啟水網(wǎng)信息化改革。


        2016年5月,華為與中國電信、深圳水務(wù)集團(tuán)共同簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議,打造智慧水務(wù)。


        相信隨著標(biāo)準(zhǔn)凍結(jié),將有更多的產(chǎn)業(yè)伙伴加入NB-IoT陣營。NB-IoT也將構(gòu)建全球最大的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)。2016年下半年將涌現(xiàn)出更多的商業(yè)應(yīng)用,并在未來出現(xiàn)爆炸式增長。正如眾多分析機(jī)構(gòu)所預(yù)測的,蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)量將從2015年的4億連接快速增長到2020年的30億連接。這個巨大的藍(lán)海市場,已經(jīng)開啟。 


    (審核編輯: 智匯小蟹)

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