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中兴微电子即将推出无线通信NB-IoT芯片RoseFinch7100

2017-06-28
类别:业界动态
eye 359
文章创建人 拍明

基于蜂窝网络的IoT市场预计在未来数年呈现爆发增长,NB-IoT标准后来居上迅速蹿红,得到包括芯片商、运营商、设备商、模组商在内的全产业链厂商的支持和看好。中兴微电子即将上市NB-IoT芯片RoseFinch7100,也将启用神兽命名,RoseFinch代号朱雀…

基于蜂窝网络的IoT市场预计在未来数年呈现爆发增长,NB-IoT标准后来居上迅速蹿红,得到包括芯片商、运营商、设备商、模组商在内的全产业链厂商的支持和看好。

NB-IoT属于LPWA(低功耗广域网)技术的一种,是工作在授权频谱的蜂窝通信技术。NB-IoT比2G/3G/4G网路多50~100倍的链接容量,比GPRS提升20dB增益,拥有更强的穿透力和更广的覆盖范围,NB-IoT采用非连续接收(DRX)以及PSM等节能技术,使终端电池寿命更长,电池寿命可长达10年。

NB-IoT技术具有以下优势

●海量连接:每小区可达10万连接;

●超低功耗:电池寿命长达十年;

●深度覆盖:能实现比GSM高20db的覆盖增益;

●安全性:继承4G网络安全能力,支持双向鉴权以及空口严格加密,确保用户数据的安全性;

●稳定可靠:能提供电信级的可靠性接入,有效支撑IoT应用和智慧城市解决方案。

综上,NB-IoT在强链接、高覆盖、低功耗、低成本等方面具备相对优势,大规模网络布局加快。据华为预测,17年底全球将部署50张NB-IoT商用网络。


物联网产业链与NB-IoT.png


物联网产业链与NB-IoT

●上游芯片是产业链基础与核心,明确支持NB-IoT;

●中游三大通信运营商积极布局NB-IoT商用市场;

●下游应用场景满足NB-IoT技术需要,垂直行业加速渗透;

NB-IoT技术主要应用在对时延低敏感、非连续移动、实时传输数据的业务场景,基于室内外定位技术,如智能水(仪)表、共享单车、智慧停车等。

根据工信部发布《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》量化指标,到2020年,NB-IoT基站规模达到150万个、M2M总连接数超过6亿。

中兴NB-IoT芯片商用在即,代号朱雀

去年6月,NB-IoT迅速完成标准冻结,业界普遍认同今年是NB-IoT商用元年。网络是商用的前提,而终端芯片则是万物互联的基础。与其他LPWA技术相比,价格将成为中国芯片厂商抢占市场的关键。

最新消息,中兴微电子无线终端市场规划部总监周晋透露:将在今年9月发布低功耗NB-IoT商用芯片RoseFinch(朱雀)7100,卡位NB-IoT从网络走向应用的时间窗口。


NB-IoT商用芯片RoseFinch(朱雀)7100.png


2016年6月,中兴通讯就联合中国移动打通基站到NB-IoT终端的信令流程;

2016年9月,中兴发布了NB-IoT原型芯片——RoseFinch7100V0.1,全球首款全功能全频段NB-IoT芯片;

2017年3月,中兴正式发布NB-IoT商用芯片Wisefone7100,内部集成了中天微系统的CK802芯片,DSP IP来自CEVA。

2017年9月,将发布NB-IoT商用芯片RoseFinch7100(朱雀7100),还有数个行业合作伙伴的首款NB-IoT商用产品。

移动芯片厂商偏好用远古神兽作为他们旗下产品的名字,高通将其处理器品牌命名为骁龙,华为将其处理器品牌命名为麒麟,两者都不负所望,取得巨大成功。中兴微电子即将上市的RoseFinch7100,也将启用神兽命名,RoseFinch代号朱雀。在5G和IoT浪潮中,中兴能否完成涅槃浴火重生?

RoseFinch7100三大特性


RoseFinch7100三大特性.png


功耗

NB-IoT具有广覆盖、大连接、低功耗、低成本等特点。RoseFinch7100从系统架构和物理实现两个方面,对功耗进行了有效优化,使得芯片具备更低的工作电流、电压,其中睡眠电流仅2uA,睡眠功耗只占通讯模块全功耗的16%,而截止电压仅2V,可延长电池寿命近10%。

外围

在数据采集处理方面,RoseFinch7100集成超过30个外围接口,适应更多行业。芯片内部集成了开放的应用处理器(MCU),用户可以轻松定义外围接口,运行自定义程序实现数据的采集和处理,并且针对不同用户的需求,提供“独立部署”和“外挂通道”两种推荐解决方案。由于芯片接口集成度高,兼容性强,所以外围成本不到竞品的50%,极致的成本为客户打造最具竞争力的整机解决方案。

安全

RoseFinch7100从bootrom开始支持基于签名的验证机制,为安全提供信任链的基础。内置与普通操作系统隔离的安全操作系统,提供硬件安全空间配置实现对关键外设的安全访问,并用于存储通信密钥及经过本地加密的用户敏感信息;端对端传输的信息加密,确保信息在传输链路上的安全。周晋指出,这款芯片采用了以安全架构为基础的系统设计理念。

周晋指出,RoseFinch7100专为低功耗物联网而设计,在睡眠功耗、截止电压和外围接口数量等与物联网应用关联的核心指标上,都在业界处于领先水平。

NB-IoT芯片和模组厂商信息

中兴微电子在2005年12月成立了通讯芯片研发团队,目前员工规模超过2000人。连续3年蝉联国内芯片行业销售额第三,累计申请专利数量超过3000件,国际专利超过1000件。完全掌握大规模深亚微米级数字集成电路设计技术、SOC设计技术、模拟和数模混合集成电路设计技术,量产工艺已达28纳米,单项设计芯片累计出货超过1亿门,可批量商用28nm LTE多模芯片,支持四模十八频。

据悉,完成NB-IoT商用的同时,中兴微电子还在积极布局eMTC和5G mMTC市场,以及另一项物联网技术LoRa,5G芯片预计2019年将进入测试阶段。


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目前,华为已具备NB-IoT芯片量产能力,Boudica120计划月发货能力在百万片以上,Boudica150芯片预计2017Q4大规模发货;高通、中兴微电子、RDA等也将年内实现NB-IoT芯片量产,其它模组厂商也将快速跟进。

ABI Research预计Cat NB1标准的设备比重会占据全部蜂窝IOT设备的三分之一以上,超过传统的M2M或现有的cat1标准。


中兴微电子介绍

深圳市中兴微电子技术有限公司(以下简称“中兴微电子”)于2003年注册成立。中兴微电子以通信技术为核心,致力于成为全球领先的综合芯片供应商。经过十多年的发展,中兴微电子已建立了一支高素质的研发和管理队伍,研发人员超过2000人,在全球设有11个研发机构。截至2016年底,共申请IC专利超过3000件(其中PCT国际专利超过800件)。2016年中兴微电子销售规模达到56亿,位于国内IC设计公司第三。

中兴微电子掌握国际一流的IC设计与验证技术,拥有先进的EDA设计平台、COT设计服务、开发流程和规范,自研芯片研发并成功商用的有100多种,覆盖通讯网络、个人应用、智能家庭和行业应用等“云管端”全部领域,在国内处于行业前列。

未来,中兴微电子将立足管道、拓展终端,同时布局大数据、云、物联网和可穿戴市场,成为“云、管、端”全球领先的综合性设计公司,为客户提供更有竞争力的“中国芯”解决方案。

中兴微电子公司荣誉贡献

2003年“40G交叉芯片”项目荣获深圳市政府科技进步二等奖

2005年“大容量数字交叉芯片”项目荣获深圳市科学技术奖一等奖、广东省科技进步二等奖

2007年“3G UMTS NODE-B基带处理芯片组”项目荣获深圳市科技创新奖

2009年“承载网大容量数字交叉芯片”项目荣深圳市科技创新奖

2011年“GPON局端用户端IP”项目荣获深圳市科技进步奖

2013年“高端路由器核心芯片组”项目荣获深圳市科学技术奖一等奖、广东省科技进步二等奖

2015年被中国半导体协会评选为“2015-2016中国集成电路芯片设计市场年度领军企业”,“中国十大集成电路设计企业”

多模软基带芯片荣获CSIP“中国芯”最佳市场表现产品

4G芯片平台方案荣获 “2015年年度物联网解决方案”

2016年光接入终端ONU芯片项目荣获半导体市场年会“2015-2016中国集成电路芯片设计市场年度最佳产品”奖。

NB-IoT

基于蜂窝的窄带物联网(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络,只消耗大约180KHz的带宽,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术,支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWA)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年,同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。

NB-IOT的前景与优势

移动通信正在从人和人的连接,向人与物以及物与物的连接迈进,万物互联是必然趋势。然而当前的4G网络在物与物连接上能力不足。事实上,相比蓝牙、ZigBee等短距离通信技术,移动蜂窝网络具备广覆盖、可移动以及大连接数等特性,能够带来更加丰富的应用场景,理应成为物联网的主要连接技术。作为LTE的演进型技术,4.5G除了具有高达1Gbps的峰值速率,还意味着基于蜂窝物联网的更多连接数,支持海量M2M连接以及更低时延,将助推高清视频、VoLTE以及物联网等应用快速普及。蜂窝物联网正在开启一个前所未有的广阔市场。

对于电信运营商而言,车联网、智慧医疗、智能家居等物联网应用将产生海量连接,远远超过人与人之间的通信需求。

NB-IoT具备四大特点:一是广覆盖,将提供改进的室内覆盖,在同样的频段下,NB-IoT比现有的网络增益20dB,相当于提升了100倍覆盖区域的能力;二是具备支撑海量连接的能力,NB-IoT一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构;三是更低功耗,NB-IoT终端模块的待机时间可长达10年;四是更低的模块成本,企业预期的单个接连模块不超过5美元。

NB-IOT聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IOT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。其具有覆盖广、连接多、速率低、成本低、功耗低、架构优等特点。NB-IOT使用License频段,可采取带内、保护带或独立载波三种部署方式,与现有网络共存。

因为NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势,使其可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。3GPP标准的首个版本预计在今年6月发布,到时候将有一批测试网络和小规模商用网络出现。

目前包括我国运营商在内诸多运营商在开展NB-IoT和研究。就NB-IoT的发展现状,余泉详细阐述了三个精彩观点:一是NB-IoT是蜂窝产业应对万物互联的一个重要机会。二是NB-IoT要成功必须要建立开放产业平台。三是2016年是NB-IoT产业非常关键的一年,标准、芯片、网络以及商用应用场景都会走向成熟。

NB-IOT的需求与发展

随着智能城市、大数据时代的来临,无线通信将实现万物连接。很多企业预计未来全球物联网连接数将是千亿级的时代。目前已经出现了大量物与物的联接, 然而这些联接大多通过蓝牙、Wi-Fi等短距通信技术承载,但非运营商移动网络。为了满足不同物联网业务需求,根据物联网业务特征和移动通信网络特点,3GPP根据窄带业务应用场景开展了增强移动通信网络功能的技术研究以适应蓬勃发展的物联网业务需求。

我们正进入万物互联(IoT)的时代,这对于整个移动通信产业来说是一个巨大的机会。这一点在MWC2016上展露无疑。无论是运营商大咖,还是设备商巨头,纷纷展示了完整的物联网解决方案和在不同垂直行业的应用。[5]

当然,实现这一切的基础,是要有无处不在的网络联接。运营商的网络是全球覆盖最为广泛的网络,因此在接入能力上有独特的优势。然而,一个不容忽视的现实情况是,真正承载到移动网络上的物与物联接只占到联接总数的10%,大部分的物与物联接通过蓝牙、WiFi等技术来承载。

为此,产业链从几年前就开始研究利用窄带LTE技术来承载IoT联接。历经几次更名和技术演进,2015年9月,3GPP正式将这一技术命名为NB-IoT。MWC2016上,NB-IoT首次亮相,受到瞩目,运营商和设备商纷纷为其站台和背书。

华为无线网络产品线首席战略官余泉在接受《通信产业报》(网)采访时表示:“NB-IoT是蜂窝网络产业应对万物互联的一个重要机会。我们非常看好NB-IoT的商用前景,推荐将其作为物联网联接技术的首要选择。”

他向记者阐释了NB-IoT的商业和技术优势。从商业层面上来讲,截至目前,蜂窝网络覆盖了全球超过50%的地理面积,90%的人口,是一张覆盖最为完整的网络。 从技术层面上来讲,NB-IoT有4大技术优势。首先是覆盖广,相比传统GSM,一个基站可以提供10倍的面积覆盖;其次是海量连接,200KHz的带宽可以提供10万个联接;第三是低功耗,使用AA电池便可以工作十年,无需充电;第四是低成本,模组成本小于5美金。

此前,华为曾向记者算了一笔账,假设全球有500万左右物理站点,全部部署NB-IoT,每个站3个扇区、每个扇区部署200kHz、每小时每个传感器发送100个字节,那么全球站点能够联接的传感器数量高达4500亿。

据了解,NB-IoT可以广泛应用于多种垂直行业,如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。随着3GPP标准的首个版本在6月份发布,将有一批测试网络和小规模商用网络出现。NB-IoT将在多个低功耗广域网技术中脱颖而出。

“NB-IoT在欧洲和乃至全球都呈现出巨大的发展机遇。到2020年IoT全部产业链价值有望达到3万亿欧元,包括全产业链上下游,如网络连接、数据处理、平台应用、商业合作等。”余泉表示,华为已经做好在2016年完成NB-IoT商用的准备。

华为轮值CEO胡厚昆在2015全球移动宽带论坛上发表主题演讲时指出,移动运营商需要立即采取行动,抢占快速增长的物联网市场份额。目前,运营商虽然在可接入性方面拥有独特优势,但是许多其它技术,如ZigBee、蓝牙和内置WiFi也在迅速发展,运营商必须与垂直行业展开激烈竞争。胡厚昆强调,必须迅速制定统一的物联网标准,以推动跨行业发展。

沃达丰集团研发主管Luke Ibbetson对此表示赞同。他指出,目前80%-90%的物联网设备由低功耗的室内系统连接,余下的设备则由蜂窝网络连接。很多人认为,新出现的LPWA(低功耗广域)技术成本低,覆盖又广,将为移动运营商发展物联网带来良机。不过,Ibbetson指出:“我们目前还没有为客户开发出合适的解决方案,因此仍然面临巨大压力。”

转向窄带物联网

对于LPWA网络所用到的窄带物联网(NB-IoT),运营商业已达成共识,应使用授权频谱,采用带内、防护频带独立部署。这一新兴技术可以提供广域网络覆盖,旨在为吞吐量、成本、能耗都很低的海量物联网设备提供支撑。

2015年11月,数家全球主流运营商联合设备商、芯片厂商和相关国际组织,在香港举办NB-IoT论坛筹备会,旨在加速窄带物联网生态系统的发展,成员包括中国移动、中国联通、Etisalat、LG Uplus、意大利电信、Telefonica、沃达丰、GSMA、GTI、华为、爱立信、诺基亚、高通和英特尔。六家运营商成员还宣布,将在全球成立六个窄带物联网开放实验室,聚焦窄带物联网业务创新、行业发展、互操作性测试和产品兼容验证。

目前,运营商已经在客户中展开预标准NB-IoT技术试点工作。例如,德国电信和沃达丰已经采取行动,利用现有基站进行预部署试点,预计试商用部署在2016年下半年进行,正式商用将从2017年初开始。

沃达丰的Ibbetson表示,对3GPP标准的整合充满信心,但他也指出这一过程缓慢而艰难。“希望窄带物联网能在2016年3月份前成为独立标准,同时我们需要尽快决定使用哪个频段。”

华为也希望相关标准能尽快得到确认,这样行业才能启动大规模的物联网部署。胡厚昆指出:“华为在技术方面已经准备就绪,希望能尽快抓住窄带物联网的机遇。”

窄带物联网具有四大优势:电池寿命长(超过十年)、成本低(每个模块不足5美元)、容量大(单个小区能支持10万连接)、覆盖广(能覆盖到地下)。

Ibbetson认为:“如果产业链不能将单模块成本降到两三美元以下,实现大规模应用,NB-IoT市场就做不起来。我们需要从全局角度出发,以极低的成本将物联网模块嵌入设备中。”

胡厚昆也认为,要想刺激NB-IoT大规模发展,通信模块成本必须低于5美元。如果成本降到1美元以内,则会带来爆发式增长。

即将步入爆发期

随着网络连接、云服务、大数据分析和低成本传感器等所有核心技术的就绪,物联网已经从萌芽期步入迅速发展的阶段,大多数分析师对此都表示认可。

埃森哲亚太区高科技和电子产业主管David Sovie指出,每个CIO都应尽快制定物联网发展策略,否则将会在竞争中落败。IBM研究院物联网全球战略计划主管Wei Sun表示,IBM各行各业的大客户都在探索物联网产品和服务。

越来越多的行业已经在使用物联网技术提高效率,提升客户满意度并降低运营成本。例如,汽车零部件、家用电器及安全系统制造商博世已经将很多产品线连接起来,并从移动互联技术,尤其是车联网领域的崛起中直接获益。

在医疗领域,飞利浦已经开发了多款电子医疗应用,包括一款供慢性病患者使用的贴片。该贴片使用传感器实时收集患者健康数据,并传输到云平台,医护人员可以对数据进行监控,并适时采取医疗干预措施。

飞利浦数字加速器项目主管Alberto Prado指出,设备和系统的互操作性是数字医疗行业崛起的关键。随着协作护理模式日益盛行,未来的医疗必然将整合所有资源,并以主动预防为主。

为了迎接物联网领域的巨大机遇,整个产业不仅需要推动技术创新,还需要推动商业模式创新和跨行业协作。由于用例、应用和商业模式纷繁多样,物联网市场将比移动市场更加碎片化。

胡厚昆表示:“这将有赖于产业链上不同的利益相关者精诚合作。在物联网时代,运营商需要将关注的重点由管理技术扩展至管理整个生态系统。整个行业正处在紧要关头,运营商需要立即行动起来,抓住这一新的蓝海机遇。”

NB-IoT亟需开放的平台

“NB-IoT产业生态系统正在快速成长,它更需要运营商与IoT相关产业参与者精诚合作,携手共进。”谈及NB-IoT落地的挑战,余泉介绍。

就在MWC2016举办前一天,GSMA联合企业各方举办全球首届NB-IoT峰会,并在会上成立NB-IoT forum。该联盟成员包括全球主流运营商、网络设备厂家以及主要芯片模组厂家等诸多产业链企业。

余泉强调,有超过20家垂直行业企业参加了此次峰会,这是非常可喜的开端。“当然垂直行业供应商可能不是几十家,而是几千家,业界还有很多的工作要做。”余泉以智能抄表行业为例表示,目前家庭拥有水表、电表、煤气表以及暖气表等很多表,这些背后的企业很多。

如此多的参与方,会出现大量协同方面的问题,业界需要一个开放的平台加速产业的前进步伐。而且,新标准制定需要开放平台去推动。

对此,诸多运营商联合包括华为在内的电信设备商一起搭建了Open Lab。据悉,借助Open Lab,垂直行业厂家就能很轻松地在实际现网上验证自身的物联网应用、网络以及商业模式。



责任编辑:Davia

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标签: NB-IoT 中兴微

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