随着今年6月NB-IoT标准的冻结,全球运营商终于迎来了基于标准化的物联网专有协议。这也是物联网产业的一大标志性事件。目前,NB-IoT产业链正加速成熟,包括华为、高通、英特尔、MTK在内的主流芯片厂商都计划在今年内推出商用芯片。 nbiot2016083001 图1 NB-IoT标准形成历程(Source: Huawei)

NB-IoT在2015年9月被立项提出,旨在采用蜂窝无线接入系统提供物联网功能,具有广覆盖、大连接、低功耗和低成本的特点,被普遍认为是终结物联网碎片化并推动产业高速发展的关键技术。

力推NB-IoT的英国电信运营商沃达丰认为,支持NB-IoT的低成本终端将极大的推动物联网应用;但其也指出,如果单个通信模块成本无法降到3 ~ 2美元以下,NB-IoT市场就做不起来。华为的胡厚昆也认为,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。

要实现超低通信模块成本的目标,促进NB-IoT的大规模应用,势必需要产业链各个环节的共同努力。在近日的深圳国际电子展上,是德科技中国区行业市场经理耿如才,以测试厂商的视角,谈到了NB-IoT物联网终端的低成本、低功耗等热点问题。

NB-IoT需要大幅减低测试成本

据TD产业联盟8月份的最新报告:以往终端/芯片厂商在测试环节投入巨大,以LTE为例,建立一个较为完整的测试实验室,不包含后续升级和维护费用的启动资金就高达数千万元。这其中绝大部分是用于购买测试仪表系统。这部分花费无疑会增加产品的研发成本,对于以低成本为诉求的NB-IoT来说显然是一大弊端。[1]

是德科技市场经理耿如才表示:“例如,电磁兼容测试系统非常复杂,成本也非常高,一般的初创公司或资金实力不那么强的企业无法自建。这些企业需要在产品研发阶段通过频域或时域的分析仪器进行预兼容性测试,避免最终认证测试不通过导致昂贵的返工设计成本,并影响产品上市。”考虑到NB-IoT终端的低成本需求,还可以对传统测试方法加以简化,缩短测试时间。

同样,在物联网设备的生产测试过程中也需要提高效率降低成本。是德科技在此次展会上展出了,面向生产的IoT设备经济型测试方案。 nbiot2016083002 图2 IoT设备经济的生产线测试方案(Source: Keysight)

另外,TD产业联盟的研究也指出:将终端/芯片测试所需的多种功能集成于一套系统,并通过串行效率优化和多终端并行测试等途径,以一套测试系统取代多套系统分立的模式,被认为是一种为NB-IoT终端厂商节省开支的可行方案。[1] nbiot2016083003 图3 NB-IoT终端综合测试系统[1]

低功耗测试对NB-IoT终端开发非常重要

万物互联不仅包括室内,也包括了室外野外等不便持续电源供电的场景。在某些特殊工作场景中,设备所需续航时间可能长达10年之久。 nbiot2016083004 图4 NB-IoT几大主要应用领域(Source: Ericsson)

这就需要精确的低功耗测试,进行更明确的定量评估,最终达成降低设备功耗和电流消耗量的目标。据耿如才介绍,目前,是德科技针对物联网设备给出了全系列低功耗测试方案。例如,今年推出的CX3300系列电流波形分析仪,能够测量到皮安(pA)级的动态电流,可以适用于NB-IoT芯片的开发。而针对NB-IoT模块,有直流电源分析仪N6705B,其电流测试精度达到了纳安(nA)级别。 nbiot2016083005 图5 是德科技物联网设备测试解决方案(Source: Keysight)

事实上,除了应用于小数据量和低速率场景,引入了PSM省电模式和eDRX(超长非连续接收)省电技术,也是NB-IoT设备功耗可以做到非常小的原因。因为设备是时时在线,有些场景下,设备每天只有一次几十微秒的工作状态,消耗几十纳安到几百毫安的电流;而不工作时则只消耗超低深度睡眠电流。对于这种特殊的工作方式,需要在复杂波形中分析功耗,从而量化终端的功耗指标。这的确是个“精细活儿”。


总而言之,NB-IoT产品看似简单却并不容易设计。一边是低成本的期望,一边是低功耗的目标,单说这两点,终端厂商的难题就不小。只能说,革命尚未成功,还需全行业一齐努力。

参考文献:[1]《5G测试需求及热点方案研究--NB-IoT专题》;TD产业联盟,2016年8月

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