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，其對應的3GPP協(xié)議相關(guān)內(nèi)容獲得了RAN全會批準，正式宣告了這項受無線產(chǎn)業(yè)廣泛支持的NB-IoT標準核心協(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準化的物聯(lián)網(wǎng)專有協(xié)議，基于該協(xié)議標準的產(chǎn)品和解決方案將能很好的服務于廣大行業(yè)的物聯(lián)網(wǎng)市場。標準化工作的成功完成也標志著NB-IoT即將進入規(guī)模商用階段。

    NB-IoT 標準起源

    物聯(lián)網(wǎng)可以應用在生產(chǎn)和生活的方方面面，其業(yè)務對網(wǎng)絡(luò)傳輸速率的需求也有差別。高速率業(yè)務主要使用3G、4G技術(shù)，如監(jiān)控攝像頭等；中等速率業(yè)務主要使用GPRS技術(shù)，如POS機等。低速率業(yè)務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：覆蓋率需要達到99.9%，鏈路預算至少比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，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保護帶中，這些設(shè)計思想都成為了NB-IoT標準的基礎(chǔ)。

    NB-IoT標準制定歷程

    一項技術(shù)要成為3GPP標準，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)導企業(yè)牽頭，反映在組織形式上一般是貢獻最大的企業(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，當時主要有兩種思路：一種是基于現(xiàn)有GSM演進思路；另一種是華為提出的新空口思路，當時名稱為NB-M2M。

    在2014年5月份，由沃達豐，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

    隨著工作的進展，在GERAN進行標準化研究的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，再進一步栽培長大。

    RAN參與公司眾多，為了盡快取得標準進展，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)標準、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，更多的公司參與進來，跟蹤NB-CIoT SI標準進展。

    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，各方最終達成了一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個技術(shù)方案進行融合形成了NB-IoT WID。NB-CIoT演進到了NB-IoT（Narrow Band IoT）。

    NB-IoT標準發(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同時進行，計劃同時完成。

   華為積極貢獻NB-IoT標準化工作

    NB-IoT得到了業(yè)界空前的關(guān)注。3GPP各家公司均貢獻了大量的提案，從GERAN的SI開始，各公司共計貢獻了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%。華為貢獻了最多的標準提案，位居全球第一，展示了強大的標準與概念領(lǐng)導能力。華為與4家歐美領(lǐng)先公司共同貢獻了約98%的通過提案。

    3GPP R13 NB-IoT標準通過提案數(shù)統(tǒng)計

    3GPP R13 NB-IoT標準提案數(shù)統(tǒng)計

    做為NB-IoT標準的主要推動者，華為在各個階段均做出了大量貢獻：

    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的進展。

    Work Item階段

    Work Item在RAN開展，華為擔任了NB-IoT課題的第二報告人職位，承擔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展總責任人的角色。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，依次為沃達豐、華為、愛立信、高通。

    除了報告人之外，華為還承擔了大量的技術(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進行融合，每次會議都有接近200篇技術(shù)提案，要進行大量的技術(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)好各組織機構(gòu)和公司步調(diào)一致。華為很好的承擔了這一職責，負責最終整理輸出了權(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)議制定進入關(guān)鍵的沖刺階段。NB-IoT的4位報告人沃達豐、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標準化進展。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、隨機訪問、廣播等議題等。其中華為承擔了同步、下行參考信號、下行復用方式等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。華為不僅在自己承擔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取得進展做出了貢獻。

    主持會議與協(xié)議撰寫

    3GPP標準化另外一個關(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標準進展做出了積極的貢獻。

    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，華為的資深標準專家Brian主持了NB-IoT部分議題。

    NB-IoT標準在中國

    眾多行業(yè)分析機構(gòu)的研究都認為中國將成為全球最大的物聯(lián)網(wǎng)市場。與3GPP標準化節(jié)奏保持同步，國內(nèi)也開始了NB-IoT相關(guān)標準的制定工作。在2015年11月份的中國通信標準化協(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，標志著國內(nèi)NB-IoT標準化工作正式啟動。在2016年6月初CCSA TC5 WG9#77次會議上通過了NB-IoT系列行標（包含核心網(wǎng)，接入網(wǎng)和終端）的立項工作。NB-IoT系列行標計劃發(fā)布時間為2016年年底。這標志著在中國，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行標進行了立項，時間上比NB-IoT行標晚半年，預計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標準方案進行業(yè)務應用測試，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)合沃達豐展示了包含芯片在內(nèi)的水表應用的端到端業(yè)務演示。

    2015年6月，華為聯(lián)合上海聯(lián)通開啟智能停車應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)合沃達豐及西班牙當?shù)厮畡展荆谖诌_豐西班牙商用網(wǎng)絡(luò)上完成水務應用的端到端測試。

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

    2016年4月，華為聯(lián)合澳洲東南水務、及當?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、深圳水務集團共同簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，打造智慧水務。

    相信隨著標準凍結(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)應用，并在未來出現(xiàn)爆炸式增長。正如眾多分析機構(gòu)所預測的，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。這個巨大的藍海市場，已經(jīng)開啟。