要想實現萬物互聯, 我們就需要有一張#泛在物聯網(Ubiquitous IoT Network),因為只有有了這樣的網絡,人們才可能以比較低的門檻獲得物聯網的服務,這對于物聯網服務的普及至關重要。

物聯網應用所創造的單位價值一般比較低,因此物聯網行業對應用的成本要求非常高。對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,在物聯網應用中得到最廣泛應用的幾種技術的共同特點就是功耗低,一般使用低容量電池就可以長期續航。例如NB-IoT、LoRa等近期在物聯網應用中最火熱的低功耗廣域網技術(Low Power Wide Area Network, LPWAN)都宣稱十年以上的電池續航能力,這可能是業內很多從業者們在他們推廣初期對這些LPWAN們抱有強烈期待和信心的關鍵因素,其他讓人們非常心動的關鍵特性還有高達數萬的大容量、動輒數公里的覆蓋范圍。
但隨著技術的逐步落地,人們很快就在實際應用中發現了NB-IoT及其他LPWAN技術一些局限性,使得這類技術的適用性存在很大的問題,這些也是NB-IoT在實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。
一、具有很大迷惑性的低功耗
在各種關于NB-IoT的宣傳材料里,低功耗是必然被強調的技術優勢,這樣電池供電就可以長期續航,這是很多物聯網應用所需要的理想特性。
但我們看它的實際功耗表現,就會發現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十毫安甚至上百毫安。那么,它是如何做到低功耗的呢?其實方式很簡單粗暴,就是讓終端長時間的休眠而少工作,因為休眠功耗是比較低的,一般休眠電流在數微安到十數微安級別,比數十上百毫安的工作電流低多了, 這樣只要讓終端設備處于多休眠、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。
但終端設備在休眠時是處于離線狀態的,無法和網絡通信,所以是無法工作的,因此,這種工作方式只會適應那些對時延沒有要求的物聯網應用, 這些應用允許終端在大多數的時間里休眠,在設定的時間或者其內部的觸發機制喚醒終端使其與網絡重新連接再進行很短時間的工作,符合這種工作模式的典型應用就是普通的表計類應用以及部分傳感器應用。遺憾的是這樣的物聯網應用并不多,在整個物聯網應用中只占很少的份額;而更多的應用如果用NB-IoT來承載的話,功耗就比較高,就喪失了其低功耗的優勢,使得成本較高而無法大規模應用。
因此,NB-IoT能夠實現低功耗的物聯網應用種類非常有限,這是它無法成為萬物互聯的基礎設施的核心技術的原因之一。
二、容易讓人誤解的大容量
大容量是NB-IoT的又一個被拿來宣傳的關鍵技術點,不同來源的宣傳資料的容量數據也有差別,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,這個數據也是非常好看的。可是——如同上面的低功耗——這是NB-IoT的吹鼓手們設置的又一個營銷陷阱。用戶容量是一個沒有統一定義的參數,因此一般需要在使用時明確定義,而他們一般不會這么做,所幸不提或者刻意弱化,利用這種模糊性,從而讓人容易產生誤解。
NB-IoT的大容量是怎么回事呢? 實際上他們所說的這種用戶容量是指用戶的靜態容量,這種靜態容量的上限實際上只跟網關或者基站的存儲能力有關,也就是只要有足夠大的存儲空間, 這個用戶容量可以非常大。 因此,NB-IoT宣傳的所謂用戶容量數字實際上沒有多大意義。 不同來源的數據為何不同呢?倒不是因為有人撒謊,實際上是他們用來評估的應用模型不一樣。 例如3GPP NB-IoT業務模型假定平均每小時每用戶接入次數僅0.467次,也就是平均每用戶每小時接入網絡1次都不到,大部分時間都在休眠,這樣NB-IoT網絡單扇區容量達到5萬接入用戶的能力;如果繼續降低每小時每用戶的接入次數, 單扇區的容量就會更大。這樣的模型其實也就適合那些長期休眠、偶爾工作的物聯網應用。
比較有意義的用戶容量實際是并發容量或者每秒鐘單信道能夠處理的用戶數量。根據數據包的大小不同, NB-IoT的單扇區實際的并發處理能力也只有15-30個用戶終端,偌大一個區域,卻只有這么一點終端能夠有效工作,再大的覆蓋范圍又有什么意義呢?
可見NB-IoT網絡所能承載的物聯終端的種類和數量都很有限,它雖然能夠輕易覆蓋大片區域,但卻只能承載少量的應用終端,這樣的網絡的應用價值就非常受限, 也讓覆蓋廣泛的優勢被大大削弱了。
NB-IoT非常可憐的并發用戶數量嚴重限制了網絡的投資收益,即使NB-IoT網絡的投資成本比較低,總的投資回報依然不高,這是目前國內NB-IoT運營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的基礎設施核心技術的關鍵原因之一。
三、低帶寬、低網絡吞吐率
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據速率的上限,而數據速率又和包的大小一起決定了網絡吞吐率,網絡吞吐率決定了網絡的處理能力, 而這跟并發用戶容量是直接相關的。 這么低的帶寬意味著網絡吞吐率比較低,用戶容量比較低。這是NB-IoT的先天不足,無法從根本上進行改善。
能夠作為萬物互聯的核心技術的,必定是可以能夠滿足大范圍部署、在大多數物聯網應用中能夠獲得較好投資回報的技術,NB-IoT可以大范圍部署, 但它只能在非常有限的物聯網應用中獲得較好的投資回報,所以, 它是無法成為萬物互聯的核心技術的。 運營商最近幾年投資了不少的資金建設NB-IoT,用NB-IoT替代退網的2G(GSM/GPRS)實現物聯網的廣覆蓋,試圖在物聯網行業占主導地位,注定是徒勞的,雖然能夠一定程度上推進物聯網行業的發展。 事實也表明, 國內運營商NB-IoT業務不知道何時能夠收回投資成本。
運營商應該也已經覺察到這個問題了,所以,帶寬更大、速率更高的CAT1成了他們在物聯網行業新的主打技術, 但這會成為萬物互聯的核心技術嗎? 答案是也不會, 原因很簡單, CAT1的功耗相對于物聯網大多數應用來說太高了, 導致成本太高,否則,2G技術早就可以讓物聯網行業蓬勃發展了。
綜上所述,NB-IoT和CAT1都不能扛起萬物互聯的大旗,不能成為萬物互聯的基礎核心技術。 在蜂窩技術上有優勢的電信運營商、電信設備供應商們,還是專注于蜂窩技術所擅長的那些業務吧,物聯網是他們憑蜂窩技術玩不轉的。