华为NB-IoT，推进智能路灯规模化部署

　　智能路灯承载着城市安全、节能和高效维护的愿望，已经走过了7年多的发展历程，但至今未能规模化部署，究其原因，技术上主要是因为当前的互联技术无法满足随处分布的路灯的“互联”需求。NB-IoT技术的出现，使当前的“互联”问题迎刃而解。NB-IoT从4G演进而来，是专为规模联接而生的物联技术，可让路灯随时随地接入，快速实现规模化“互联”，从而推进智能路灯规模化部署。

 

 

　　据统计，目前全国路灯约3200万盏，仅2%为智能路灯。据预测，到2025年，路灯总数将达3700万盏，智能比例将至35%。可见未来8年，智能路灯存在1200万盏的市场空间，潜力巨大。

 

 

 

来源: The Climate Group & Philips & Huawei

 

 

　　智能路灯系统包括LED灯泡、驱动器、控制器、网络和云管理。LED灯泡和驱动器是传统的LED灯源部分，已发展成熟;控制器、网络和云管理是新增的智能互联部分，是智能路灯规模化部署的关键。

 

 

 

　　智能路灯的目的是智能。综合前期的积累和现代信息化技术，智能路灯主要向两个“智能化”发展：智能照明和智能维护。先看智能照明发展：钠灯实现了路灯的照明功能，但能耗高，因此引入LED路灯以实现节能，但仅LED路灯无法实现按需照明，因而引入基于调光的智能照明，以进一步实现节能;再看智能维护发展：原来的维护靠市民投诉、人工巡逻，是一种被动式维护，维护成本高，因此引入单灯控制，单灯控制实现远程集中监控，是主动式维护，避免人工巡逻，并实现地理化的资产管理和生产管理，节约维护成本50%以上;基于大数据分析，进一步把主动式维护提升为预测性维护，提前识别故障，防患于未然。

 

 

 

　　不管是智能照明，还是智能维护，都需一个好的“互联”，否则智能成为纸上谈兵。如何定义一个好的“互联”呢?我们认为，好的“互联”是高效、可靠、安全和开放四个方面的综合体现。

 

 

 

 

　　当前智能路灯的互联方式有三种典型类型：PLC(电力线通信)、ZigBee/SigFox/LoRa(小无线)、2G(GPRS)，在高效、安全、可靠和开放四个方面均存在不足。

 

 

　　PLC需自行建网，涉及勘测、规划、运输、安装、调测和优化等，并且建网后需自行维护，因而使用上不便捷、低效;电力线载波常存在较多谐波，并且信号衰减快，使PLC信号不稳定，可靠性差;PLC控制器采用简易的信息防护机制，难以适应随处分布的路灯环境，安全性差;PLC是推出较早的物联技术，存在难以突破的技术瓶颈，如难跨越配电柜以扩大集中控制器的控制范围，因此在技术演进上也受限。

　　ZigBee/SigFox/LoRa与PLC一样，需自行建网、自行维护，不便捷、低效;由于ZigBee/SigFox/LoRa使用公用免费频谱，常受到WiFi、企业无线专网或其它垂直行业同样使用免费频谱的“互联”信号的同频干扰，该干扰大、突发且难以协调控制，信号很不可靠;同时由于使用公用免费频谱，ZigBee/SigFox/LoRa设备的发射功率是受限制的，覆盖也较差;由于ZigBee/SigFox/LoRa的路灯控制器采用简易模组、无SIM卡、与平台或应用服务器仅单向鉴权认证、由第三方生成安全密钥，安全性差;由于ZigBee/SigFox/LoRa多为私有协议，如LoRa的协议为SEMTECH、IBM和actility三家私有，LoRa芯片仅由SEMTECH生产，在标准开放性上很多限制。

 

　　2G(GPRS)是移动通信公网，免用户自建网、免自维护，让智能路灯实现“即插即用”、实现高效部署，同时因为使用授权频谱、基站发射功率高，所以无干扰、覆盖好。由于SIM卡提供可信存储、并与平台采用双向认证，以及采用具有最高安全级别的3GPP AKA密钥生成机制，2G拥有电信级安全。然后，由于无线网络频谱的稀缺性，2G已在退网中，把频谱让给3G、4G等更高制式使用，如中国联通已执行2G退网。

 

　　NB-IoT从4G演进而来，在4G现网上稍作升级即可获得，是专为规模联接而生的物联技术，秉承上述2G的所有优点，并在技术标准上可向5G平滑演进，可见NB-IoT在高效、可靠、安全和开放四个方面全面占优，是智能路灯的最佳“互联”方案。

 

 

 

　　2017年6月，工业和信息化部发布了《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》。该发文明确：将从加强NB-IoT标准与技术研究、打造完整产业体系，推广NB-IoT在细分领域的应用、逐步形成规模应用体系，优化NB-IoT应用政策环境、创造良好可持续发展条件等三方面采取14条措施，全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展。

 

　　其中在“加快推进网络部署，构建NB-IoT网络基础设施”方面重点提到：基础电信企业要加大NB-IoT网络部署力度，提供良好的网络覆盖和服务质量，全面增强NB-IoT接入支撑能力。到2017年末，实现NB-IoT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市，基站规模达到40万个。到2020年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到150万个。加强物联网平台能力建设，支持海量终端接入，提升大数据运营能力。

 

　　可见政策对NB-IoT应用的推动力度空前大。

 

 

　　截止2017年6月， 由全球移动运营商组织的GSMA NB-IoT论坛已发展到60多个成员;由国内物联网龙头企业、科研机构组织的移动物联网产业联盟已发展到140多个成员;另外，由华为和联通联合发起的全国首家NB-IoT产业联盟，至今已有1500多家企业加盟，覆盖了整个NB-IoT产业链。

 

 

 

　　可见NB-IoT联盟在壮大，NB-IoT规模应用风口已开。

 

 

　　目前，华为Boudica NB-IoT芯片的月发货量在100万片以上，预计到2017年底，Boudica芯片的累积发货量将达到1000万片。其他芯片公司巨头，像Qualcomm、SEQUANS、MTK等也纷纷推出可以预商用的第一代NB-IoT芯片，并且下一代的产品也会在明年初进入市场。

 

　　全球七大模组厂商，包括QUECTEL(移远)、ubox、gemalto等已在量产NB-IoT模组。

 

　　中国电信在2017年第四季的招标中，明确对NB-IoT模组进行补贴，补贴后价格降至每模组36元。2017年11月24日，中国移动在中国移动全球合作伙伴大会上宣布将提供10亿元专项补贴，专门用于NB-IoT模组，分档设置、最高补贴80%。

 

 

 

 

　　中国电信在2017年6月已率先完成NB-IoT全网部署。中国移动后起跟上，预计2017年底完成全网部署。中国联通预计2018年完成全网部署。特别地，三大运营商均按现有基站数的1:1比例部署NB-IoT站点，因而NB-IoT的覆盖广度和深度将比2G语音还要好，约好20dB，可比2G多穿透一堵混凝土墙。

 

　　2017年7月14日，中国电信公布了NB-IoT资费套餐，其中，包年套餐的价格为20元/户/年。2017年11月24日，中国移动公布了NB-IoT资费，包括20元和40元两档包年资费。

 

 

 

 

　　华为聚焦NB-IoT芯片、LiteOS(物联网操作系统)、NB-IoT网络和OceanConnect IoT平台等智能路灯的互联部分，将最新的互联技术与路灯行业深度融合，积极推动智能路灯规模化建设。华为不做终端、不做模组、不做应用，也不转售终端、不做端到端集成服务。

 

 

 

 

　　特别地，Boudica芯片是华为推出的全球首款规模商用NB-IoT芯片，集成基带 ARM 核(CP)、可编程应用ARM 核(AP)和安全机制保障的ARM 核(SP)，以及射频、PMU电池管理、eFlash和SRAM等，支持700/800/850/900/1800Mhz等频段和OTDA定位、Multi-tone等增强功能特性。全新架构设计保证功耗和成本最低，同时高度集成。

 

 

 

　　LiteOS是华为推出的开源物联网操作系统，包含互联、传感、安全框架和可伸缩内核，支持快速使能终端智能化。

 

 

 

 

　　智能路灯的端到端集成涉及芯片与模组、模组与终端、终端与平台间的集成对接。Boudica芯片内嵌了LiteOS，LiteOS提供开放源码以支持模组厂家自定义开发，避免了重复的源代码开发，并且提供丰富的互联协议栈和开放API以方便终端厂商直接调用，避免了重复的互联协议代码开发;由于LiteOS与OceanConnect IoT平台已协调好了终端上报内容的Profile文件和编解码插件，并且Profile文件和编解码插件已预集成在IoT平台中，终端厂家只需要在IoT平台做拖拽操作即可完成Profile文件和编解码插件制作，避免重复开发，减少智能路灯系统集成开发和对接工作量。对比传统的集成方案，华为的Boudica芯片+LiteOS方案，使集成周期从“月”变到“周”，减少70%以上的工期。

 

 

 

 

　　智能路灯管理包括可视化资产管理、集中监控、调光、单灯故障定位和移动APP等典型应用，可基于华为OceanConnect IoT平台快速构建。华为OceanConnect IoT平台可作为路灯行业的统一开放云平台，提供开放的连接管理、ICT融合的设备管理能力，并通过开放的API提供灵活的应用使能功能，帮助客户快速构建智能路灯行业应用。

 

 

 

 

　　全国NB-IoT智能路灯部署已快速拉开序幕。华为已联手飞利浦、中微光电子、泰华智慧等路灯合作伙伴展开大规模智能路灯部署。

 

 

 

 

　　华为联合山东联通、中微光电子，在山东潍坊大规模部署NB-IoT智能路灯(4万盏以上)。华为向中微光电子提供NB-IoT芯片，并向山东联通提供NB-IoT网络设备;山东联通向中微光电子提供NB-IoT网络服务;中微光电子作为总承包商做智能路灯端到端集成和运营。部署中，我们把NB-IoT与之前使用ZigBee互联方案进行了全面对比，充分验证了NB-IoT在建网、维护、容量、接入成功率等方面的优越性。

 

 

 

 

　　华为在与QUECTEL、ublox、lierda、SERCOM、Telit等NB-IoT模组厂商，PHILIPS、中微光电子、泰华智慧、大云物联、网新易盛等路灯行业厂商合作，共同构建产业链生态。

 

 

 

　　华为的合作内容包括：帮助路灯终端和应用开发的资料和工具、研发工程师在线技术支持、方便集成开发的OpenLab(开放实验室)、从终端到应用的全面技术认证(行业功能、性能、安全、可靠性、可维护性等)、营销支持和销售支持。2017年-2019年，华为将投入2亿美元，持续构建全球OpenLab 。欢迎成为华为的合作伙伴，一起共创、共享价值。