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新里程碑!覆盖距离长达100公里,NB-IoT向“无人区”延伸

导读: 在今年9月底,爱立信和澳洲电讯(Telstra)成功地在澳洲电讯商用网络基站中部署并测试了覆盖距离长达100公里的NB-IoT数据连接,100公里的距离可以为大量人迹罕至的场所带来连接服务,将物联网的服务延伸至更多“无人区”。

导  读

在今年9月底,爱立信和澳洲电讯(Telstra)成功地在澳洲电讯商用网络基站中部署并测试了覆盖距离长达100公里的NB-IoT数据连接,100公里的距离可以为大量人迹罕至的场所带来连接服务,将物联网的服务延伸至更多“无人区”。

物联网的一个重要使命就是为更多无人值守的场景带来数字化解决方案,这必然要求物联网的网络能够尽可能多地覆盖“无人区”,网络运营商也期望其能够提供更广覆盖的网络服务来提升用户体验。

在今年9月底,爱立信和澳洲电讯(Telstra)就成功地在澳洲电讯商用网络基站中部署并测试了覆盖距离长达100公里的NB-IoT数据连接,100公里的距离可以为大量人迹罕至的场所带来连接服务,将物联网的服务延伸至更多“无人区”。可以看出,在NB-IoT商用进程中,除了进一步提升对城市的深度覆盖外,业界也高度关注NB-IoT的广度覆盖并提供普惠性的服务。

网络向“无人区”延伸,带来更多场景

覆盖距离达到100公里,这不仅是目前应用距离最长的NB-IoT网络连接,对于物联网产业链来说也可能成为一个里程碑,在此基础上物联网企业可以将服务扩展到广大的农村和偏远地区。

实现100公里的覆盖距离,爱立信是通过在NB-IoT现网上软件升级来进行的,没有对NB-IoT终端设备做过任何改动,即没有更换任何传感器、没有安装额外的基站、没有新增芯片模组。此前,3GPP标准下NB-IoT的覆盖距离上限为大约40公里,而这一技术让NB-IoT覆盖距离增加了一倍多。

这一性能对于澳大利亚这样的国家来说具有重要意义,作为国土面积几乎覆盖整个大洲且人口稀少的国家,大面积的农田、旅游景区、自然保护区等地可以采用远距离的物联网方案来实现管理。若这一技术能够进一步推广至其他国家运营商,则为运营商提升其广覆盖能力带来低成本的解决方案。在百公里级覆盖能力的加持下,地质监测、农牧场物联网、河流湖泊治理、森林防火等重大项目都可以实施。

以地质监测为例,大量的地质灾害的源头虽然在荒无人烟的地方,但地质灾害发生时会对周边造成严重的人员伤亡和财产损失,当前主要的防控措施仍依靠人工方式,数据采集、传输的及时性很差,尤其是对一些人烟稀少的场所预警远远不够。当NB-IoT具备上限100公里的覆盖距离时,在很大程度上能够将大部分需要监测的地质灾害易发点覆盖到,在这种情况下,那些雨量计、水位计、位移测量仪等传感器采集的降雨、地下水、山体位移数据就能通过NB-IoT网络上传,形成有效的地质灾害预警物联网解决方案。在类似的场景下,以往项目的痛点更多在于网络覆盖距离不足,而百公里级基本满足需求。

广覆盖的经济性问题也需考虑

对于运营商来说,依靠软件升级的方式将NB-IoT基站覆盖能力提升一倍多的成本相对于硬件更新来说要低很多,但也需要从成本收益方面考虑经济性问题。在笔者看来,此类技术方案并非所有主流运营商需要去采用,对于那些拥有大量农村、偏远地区站址资源和客户的运营商来说,将其NB-IoT基站覆盖能力提升至100公里对其有很大意义,通过基站升级可以扩大这些运营商在农村和偏远地区业务范畴以及给用户提供更多增值服务;但对于那些业务聚焦于主要城市的运营商来说可能并不是必需的,因为NB-IoT现网的能力基本满足业务的需求。

众所周知,在农村或广阔的偏远地区部署无线通信网络,最大的两个问题是基站的供电和回传资源两方面,这方面的门槛更多在于自然条件的限制。

笔者曾经看过一个海上4G基站的案例,由于江苏南通沿海经济作业区向黄海延伸范围达数十公里以上,但陆地基站覆盖距离的不足,无法有效满足近海区域渔业养殖、港口船运等行业的通信需求。江苏移动于2017年在南通如东洋口港开通了全国首个海上4G基站,该基站部署在离岸30公里海域,能够覆盖黄海近海60公里的海域范围,满足了近海区域内的通信需求。在这个项目中,主要克服的就是供电和回传两方面的门槛。

在供电方面,借助的是沿海风力发电企业的项目资源,在离岸30公里的风力发电平台和升压平台上安装了4G基站,通过风电塔完成供电实现对周边30公里海域的全部覆盖;在回传方面,采用风电企业的海底光缆将基站信号回传至核心网。可以说,这一海上无线网络覆盖主要依靠海上风电企业的供电和回传资源才能完成,也是以一种电信企业和电力企业资源共享合作的方式。

但是,大量的偏远地区物联网应用场所并不一定拥有类似于海上风电企业那样现成的供电和回传资源,基站的覆盖能力就成为能否提供服务的瓶颈。目前,一些小型基站采用太阳能的方式在一定程度上解决了供电问题,但回传依然是瓶颈,当偏远地区没有4G信号覆盖或光线部署时,基站即使能够收到传感器数据,依然无法回传至平台,达不到监测和远程管理的效果。当基站覆盖能力足够远时,可以将基站部署在有持续电源供电和回传资源的通信铁塔或其他有一定高度的基础设施上,保证数十公里传感器数据回传至平台。

无独有偶,其他低功耗广域网络也在不断提升其覆盖距离的极限,期待能够尽可能直接收集终端节点数据。例如,荷兰的TTN(The Thing Network)团队在2017年一次乡村音乐节期间,用气球携带传感器终端,终端发射功率为25mW,测试其和LoRa网关间数据传输,结果气球飞跃德国进入波兰境内依然能被荷兰网关能给接收,传输距离达到702公里。不过,在笔者看来,这个试验也是在基站有充足的电源供应和回传资源条件下才能实现。NB-IoT网络由于是由运营商部署,其回传都是自有的资源;但LoRa网络尤其是一些在偏远地区私有部署的LoRa网络,其回传依赖于当地运营商的4G或光线资源才能实现,因此即使终端和基站之间的接入网部分可以达到超长距离,其基站仍然需要部署在有回传资源的场所。

当然,农村和偏远地区的物联网业务量较少,在这些场所进行网络部署时运营商要么考虑成本收益的状况,要么考虑社会效益(如减少地震灾害、森林火灾等)。随着物联网的市场教育持续推进,百公里级的NB-IoT网络的经济效益和社会效益会逐步发挥出来,未来物联网网络部署会深度和广度并重,让广大的农村和广袤的“无人区”也能享受物联网带来的成果。

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