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吳老師撩NB-IoT(8)| 從協(xié)議棧角度看NB-IoT低成本之迷

2017/11/20
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上兩篇吳老司已經(jīng)扯完 NB 通過雙工方式、物理層簡化、硬件裁剪等手段降低成本,本篇將扯完 NB 低成本的最后一篇了,主要談到協(xié)議棧簡化、產業(yè)鏈等對成本的影響。(扯完算個球?。?/div>
1 ?新空口協(xié)議棧,閹割芯片運算能力
上篇吳老司主要談到 NB 對物理層的簡化,這里主要從整個協(xié)議棧的角度來看 NB 的簡化(吳老司默認你知道物理層是協(xié)議棧的一部分,不展開講)。
我們來將傳統(tǒng)的 LTE 和 NB 的協(xié)議棧進行一個對比,從中可以看到 NB 是如何下定決心進入摳逼模式的(簡直是一個都不放過?。?/div>
?PHY 物理層:信道重新設計,降低基本信道的運算開銷。比如 PHY 層取消了 PCFICH、PHICH 等信道,上行取消了 PUCCH 和 SRS。這個問題在上一章節(jié)已經(jīng)有所提及,這里不再重復,請各位同學自覺復習《NB-IOT 低成本之葵花寶典 part2》.
? MAC 層:協(xié)議棧優(yōu)化,減少芯片協(xié)議棧處理流程的開銷。這里重點講下,因為在吳老司看來,MAC 在 LTE 中起的作用實在是太重要了!舉個栗子來說,如果說物理層是房子的根基的話,那么 MAC 層就是房子的頂梁柱!
◢僅支持單進程 HARQ(說明兩點:一是 NB 中仍然有 HARQ 重傳機制,二是相比于 LTE 原有的最多支持 8 個進程 process,NB 僅支持單個進程。什么意思?說明數(shù)據(jù)傳輸中,在沒有得到 NACK/ACK 反饋之前終端都必須等著!親,這就完全顛覆了 LTE 中多進程同時傳輸提升傳輸速率和效率的基本思想);
◢不支持 MAC 層上行 SR、SRS、CQI 上報。沒了 CQI,LTE 中那么重要的 AMC(自適應調制編碼技術)功能豈不基本等于武功全廢?
◢不支持非競爭性隨機接入功能;
◢功控沒有閉環(huán)功控了,只有開環(huán)功控(這也正常,如果采用閉環(huán)功控,算法會麻煩得多,調度信令開銷也會很大)。
寫到這里的時候,作為老司機,我不得不說 NB 你這個敗家子!LTE 的家都快讓你敗完了!
?RLC 層:不支持 RLC UM(這意味著沒法支持 VoLTE 類似的語音)、TM 模式(這意味著原來在 LTE 中走 TM 的系統(tǒng)消息,在 NB 中也必須走 AM);
?PDCP:PDCP 的功能被大面積簡化,原 LTE 中賦予的安全模式、RoHC 壓縮等功能直接被閹割掉。被簡化后,NB 中 PDCP 的功能已經(jīng)弱到不能呼吸,直呼不要不要的了;
?在 RRC 層:沒有了 mobility 管理(這意味啥?意味著 NB 將不支持切換);新設計 CP、UP 方案簡化 RRC 信令開銷(后續(xù)會單獨成篇分析);增加了 PSM、eDRX 等功能減少耗電(請參考小功耗部分講解)。
tips:
注意吳老司對上圖各層協(xié)議棧進行說明的時候,所列出各層的順序,是遵循協(xié)議棧結構的,事實上這樣的順序是咱們理解協(xié)議棧的一個基本套路,也是咱們在學習任何一個通信協(xié)議棧的時候所建議的學習順序。理解了這點,你也就能猜到后續(xù)吳老司在講解 NB 的技術細節(jié)的時候的出牌套路。
不過需要特別提醒各位小同學的是,NB 的協(xié)議棧是在 LTE 的協(xié)議棧上進行修改得來的,彼此之間還是存在一定的聯(lián)系,這是因為當前 LTE 的發(fā)展形勢一片大好,已經(jīng)形成了完整的產業(yè)鏈,站在 LTE 這個巨人的肩膀上,對后續(xù) NB 成本的降低是大有好處滴。
2 ?產業(yè)鏈及運營等影響成本的因素
關于成本問題,我認為還有另外兩個成本因素需要重點考慮,一是運營商的建網(wǎng)成本,另外一個是產業(yè)鏈的成熟度。
◢對于運營商建網(wǎng)成本,與 LoRa 相比,NB-IoT 無需重新建網(wǎng),射頻和天線基本上都是復用的。以中國移動為例,900MHZ 里面有一個比較寬的頻帶,只需要清出來一部分 2G 的頻段,就可以直接進行 NB-IoT 的同時部署,甚至是 NB 和 LTE 同時部署。不過,根據(jù)吳老司《NB-IOT 低成本之葵花寶典 part1》中分析,問題沒有這么簡單。具體建網(wǎng)模式將在后續(xù)進行詳細分析。
◢對于產業(yè)鏈來說,芯片在 NB-IoT 整個產業(yè)鏈中處于基礎核心地位,現(xiàn)在幾乎所有主流的芯片和模組廠商都有明確的 NB-IoT 支持計劃,這將打造一個較好的生態(tài)鏈,對降低成本是大有好處的。比如華為收購公司 Neul 的芯片實現(xiàn)的比較早,已有測試樣片;高通的芯片在 2016 年四季度階段發(fā)布,而且高通的芯片是 NB-IoT 和 eMTC 雙模的芯片; Intel 的芯片今年四季度會提供第一批的芯片,商用芯片也是在明年年初發(fā)布;MTK 的芯片也在研發(fā)當中,明年上半年會發(fā)布;中興微、大唐的芯片也都在研發(fā)當中。
◢NB 在物理層下行采用 OFDMA,上行采用 SC-FDMA,這點與 LTE 基本保持了一致。另外在幀結構中也有很多是 “就 LTE 而取材”的。此外,再后續(xù)講解 NB 的三種工作模式時,你會更清楚地看到 NB 是如何與 LTE 共呼吸同命運的。總而言之,NB 從 LTE 而來,繼承了很多 LTE 的實現(xiàn),且 NB 比 LTE 又要簡化得多,所以這對后續(xù)研發(fā)成本、量產成本帶來非常多的好處。
說這么多,吳老司用通俗點的例子來告訴你真相:簡單的理解就是 NB 為了實現(xiàn)人生巔峰,各種傍大款,各種求帶!有木有秒懂?
3 ?芯片成本進展
最后關于成本問題,引用一些“名言警句”(網(wǎng)上的報道):
?沃達豐集團研發(fā)主管 Luke Ibbetson 認為:“如果產業(yè)鏈不能將單模塊成本降到兩三美元以下,實現(xiàn)大規(guī)模應用,NB-IoT 市場就做不起來。我們需要從全局角度出發(fā),以極低的成本將物聯(lián)網(wǎng)模塊嵌入設備中”。
?華為總裁胡厚崑認為,要想刺激 NB-IoT 大規(guī)模發(fā)展,通信模塊成本必須低于 5 美元。如果成本降到 1 美元以內,則會帶來爆發(fā)式增長。
所以,盡管 NB-IoT 市場前景廣闊,但火熱背后也存在著價格戰(zhàn)。NB-IoT 成本極低,大規(guī)模應用下成本應降至 1 美元,目前單個連接模塊還停留在 5 美元。而這種價格差距讓企業(yè)思考 NB-IoT 時不得不考慮成本優(yōu)勢問題,雖然運營商正在積極推動,最終要真正實現(xiàn)技術的產品化還有很長的一段路要走。
如果真的實現(xiàn),小伙伴們就可以奔走相告:媽媽再也不同擔心我的腎啦!
4 ?低成本之葵花寶典小結
吳老司用了三個篇章的內容對 NB 低成本問題進行了闡述,下面將低成本的三個 part 內容進行下小結。
不得不說,NB 為了練成絕世神功葵花寶典,對全身上下進行了一次又一次的自宮:
◢協(xié)議棧上物理層、MAC 等進行了重大簡化,降低運算能力;
◢硬件上進入摳逼模式,能省就??;
◢在產業(yè)鏈上盡量傍大款,各種求帶。
好了,低成本篇到此結束。下篇開始,吳老司接著扒一扒 NB 的最后一個典型特點:大連接,敬請關注!
本文授權轉載自“吳老師聊通信”,如需轉載請聯(lián)系“吳老師聊通信”微信公共帳號。

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