智能路燈承載著城市安全、節能和高效維護的愿望，已經走過了7年多的發展歷程，但至今未能規模化部署，究其原因，技術上主要是因為當前的互聯技術無法滿足隨處分布的路燈的“互聯”需求。NB-IoT技術的出現，使當前的“互聯”問題迎刃而解。NB-IoT從4G演進而來，是專為規模聯接而生的物聯技術，可讓路燈隨時隨地接入，快速實現規模化“互聯”，從而推進智能路燈規模化部署。

 

 

　　據統計，目前全國路燈約3200萬盞，僅2%為智能路燈。據預測，到2025年，路燈總數將達3700萬盞，智能比例將至35%。可見未來8年，智能路燈存在1200萬盞的市場空間，潛力巨大。

 

 

 

來源: The Climate Group & Philips & Huawei

 

 

　　智能路燈系統包括LED燈泡、驅動器、控制器、網絡和云管理。LED燈泡和驅動器是傳統的LED燈源部分，已發展成熟;控制器、網絡和云管理是新增的智能互聯部分，是智能路燈規模化部署的關鍵。

 

 

 

　　智能路燈的目的是智能。綜合前期的積累和現代信息化技術，智能路燈主要向兩個“智能化”發展：智能照明和智能維護。先看智能照明發展：鈉燈實現了路燈的照明功能，但能耗高，因此引入LED路燈以實現節能，但僅LED路燈無法實現按需照明，因而引入基于調光的智能照明，以進一步實現節能;再看智能維護發展：原來的維護靠市民投訴、人工巡邏，是一種被動式維護，維護成本高，因此引入單燈控制，單燈控制實現遠程集中監控，是主動式維護，避免人工巡邏，并實現地理化的資產管理和生產管理，節約維護成本50%以上;基于大數據分析，進一步把主動式維護提升為預測性維護，提前識別故障，防患于未然。

 

 

 

　　不管是智能照明，還是智能維護，都需一個好的“互聯”，否則智能成為紙上談兵。如何定義一個好的“互聯”呢?我們認為，好的“互聯”是高效、可靠、安全和開放四個方面的綜合體現。

 

 

 

 

　　當前智能路燈的互聯方式有三種典型類型：PLC(電力線通信)、ZigBee/SigFox/LoRa(小無線)、2G(GPRS)，在高效、安全、可靠和開放四個方面均存在不足。

 

 

　　PLC需自行建網，涉及勘測、規劃、運輸、安裝、調測和優化等，并且建網后需自行維護，因而使用上不便捷、低效;電力線載波常存在較多諧波，并且信號衰減快，使PLC信號不穩定，可靠性差;PLC控制器采用簡易的信息防護機制，難以適應隨處分布的路燈環境，安全性差;PLC是推出較早的物聯技術，存在難以突破的技術瓶頸，如難跨越配電柜以擴大集中控制器的控制范圍，因此在技術演進上也受限。

　　ZigBee/SigFox/LoRa與PLC一樣，需自行建網、自行維護，不便捷、低效;由于ZigBee/SigFox/LoRa使用公用免費頻譜，常受到WiFi、企業無線專網或其它垂直行業同樣使用免費頻譜的“互聯”信號的同頻干擾，該干擾大、突發且難以協調控制，信號很不可靠;同時由于使用公用免費頻譜，ZigBee/SigFox/LoRa設備的發射功率是受限制的，覆蓋也較差;由于ZigBee/SigFox/LoRa的路燈控制器采用簡易模組、無SIM卡、與平臺或應用服務器僅單向鑒權認證、由第三方生成安全密鑰，安全性差;由于ZigBee/SigFox/LoRa多為私有協議，如LoRa的協議為SEMTECH、IBM和actility三家私有，LoRa芯片僅由SEMTECH生產，在標準開放性上很多限制。

 

　　2G(GPRS)是移動通信公網，免用戶自建網、免自維護，讓智能路燈實現“即插即用”、實現高效部署，同時因為使用授權頻譜、基站發射功率高，所以無干擾、覆蓋好。由于SIM卡提供可信存儲、并與平臺采用雙向認證，以及采用具有最高安全級別的3GPP AKA密鑰生成機制，2G擁有電信級安全。然后，由于無線網絡頻譜的稀缺性，2G已在退網中，把頻譜讓給3G、4G等更高制式使用，如中國聯通已執行2G退網。

 

　　NB-IoT從4G演進而來，在4G現網上稍作升級即可獲得，是專為規模聯接而生的物聯技術，秉承上述2G的所有優點，并在技術標準上可向5G平滑演進，可見NB-IoT在高效、可靠、安全和開放四個方面全面占優，是智能路燈的最佳“互聯”方案。

 

 

 

　　2017年6月，工業和信息化部發布了《關于全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展的通知》。該發文明確：將從加強NB-IoT標準與技術研究、打造完整產業體系，推廣NB-IoT在細分領域的應用、逐步形成規模應用體系，優化NB-IoT應用政策環境、創造良好可持續發展條件等三方面采取14條措施，全面推進移動物聯網(NB-IoT)建設發展。

 

　　其中在“加快推進網絡部署，構建NB-IoT網絡基礎設施”方面重點提到：基礎電信企業要加大NB-IoT網絡部署力度，提供良好的網絡覆蓋和服務質量，全面增強NB-IoT接入支撐能力。到2017年末，實現NB-IoT網絡覆蓋直轄市、省會城市等主要城市，基站規模達到40萬個。到2020年，NB-IoT網絡實現全國普遍覆蓋，面向室內、交通路網、地下管網等應用場景實現深度覆蓋，基站規模達到150萬個。加強物聯網平臺能力建設，支持海量終端接入，提升大數據運營能力。

 

　　可見政策對NB-IoT應用的推動力度空前大。

 

 

　　截止2017年6月， 由全球移動運營商組織的GSMA NB-IoT論壇已發展到60多個成員;由國內物聯網龍頭企業、科研機構組織的移動物聯網產業聯盟已發展到140多個成員;另外，由華為和聯通聯合發起的全國首家NB-IoT產業聯盟，至今已有1500多家企業加盟，覆蓋了整個NB-IoT產業鏈。

 

 

 

　　可見NB-IoT聯盟在壯大，NB-IoT規模應用風口已開。

 

 

　　目前，華為Boudica NB-IoT芯片的月發貨量在100萬片以上，預計到2017年底，Boudica芯片的累積發貨量將達到1000萬片。其他芯片公司巨頭，像Qualcomm、SEQUANS、MTK等也紛紛推出可以預商用的第一代NB-IoT芯片，并且下一代的產品也會在明年初進入市場。

 

　　全球七大模組廠商，包括QUECTEL(移遠)、ubox、gemalto等已在量產NB-IoT模組。

 

　　中國電信在2017年第四季的招標中，明確對NB-IoT模組進行補貼，補貼后價格降至每模組36元。2017年11月24日，中國移動在中國移動全球合作伙伴大會上宣布將提供10億元專項補貼，專門用于NB-IoT模組，分檔設置、最高補貼80%。

 

 

 

 

　　中國電信在2017年6月已率先完成NB-IoT全網部署。中國移動后起跟上，預計2017年底完成全網部署。中國聯通預計2018年完成全網部署。特別地，三大運營商均按現有基站數的1:1比例部署NB-IoT站點，因而NB-IoT的覆蓋廣度和深度將比2G語音還要好，約好20dB，可比2G多穿透一堵混凝土墻。

 

　　2017年7月14日，中國電信公布了NB-IoT資費套餐，其中，包年套餐的價格為20元/戶/年。2017年11月24日，中國移動公布了NB-IoT資費，包括20元和40元兩檔包年資費。

 

 

 

 

　　華為聚焦NB-IoT芯片、LiteOS(物聯網操作系統)、NB-IoT網絡和OceanConnect IoT平臺等智能路燈的互聯部分，將最新的互聯技術與路燈行業深度融合，積極推動智能路燈規模化建設。華為不做終端、不做模組、不做應用，也不轉售終端、不做端到端集成服務。

 

 

 

 

　　特別地，Boudica芯片是華為推出的全球首款規模商用NB-IoT芯片，集成基帶 ARM 核(CP)、可編程應用ARM 核(AP)和安全機制保障的ARM 核(SP)，以及射頻、PMU電池管理、eFlash和SRAM等，支持700/800/850/900/1800Mhz等頻段和OTDA定位、Multi-tone等增強功能特性。全新架構設計保證功耗和成本最低，同時高度集成。

 

 

 

　　LiteOS是華為推出的開源物聯網操作系統，包含互聯、傳感、安全框架和可伸縮內核，支持快速使能終端智能化。

 

 

 

 

　　智能路燈的端到端集成涉及芯片與模組、模組與終端、終端與平臺間的集成對接。Boudica芯片內嵌了LiteOS，LiteOS提供開放源碼以支持模組廠家自定義開發，避免了重復的源代碼開發，并且提供豐富的互聯協議棧和開放API以方便終端廠商直接調用，避免了重復的互聯協議代碼開發;由于LiteOS與OceanConnect IoT平臺已協調好了終端上報內容的Profile文件和編解碼插件，并且Profile文件和編解碼插件已預集成在IoT平臺中，終端廠家只需要在IoT平臺做拖拽操作即可完成Profile文件和編解碼插件制作，避免重復開發，減少智能路燈系統集成開發和對接工作量。對比傳統的集成方案，華為的Boudica芯片+LiteOS方案，使集成周期從“月”變到“周”，減少70%以上的工期。

 

 

 

 

　　智能路燈管理包括可視化資產管理、集中監控、調光、單燈故障定位和移動APP等典型應用，可基于華為OceanConnect IoT平臺快速構建。華為OceanConnect IoT平臺可作為路燈行業的統一開放云平臺，提供開放的連接管理、ICT融合的設備管理能力，并通過開放的API提供靈活的應用使能功能，幫助客戶快速構建智能路燈行業應用。

 

 

 

 

　　全國NB-IoT智能路燈部署已快速拉開序幕。華為已聯手飛利浦、中微光電子、泰華智慧等路燈合作伙伴展開大規模智能路燈部署。

 

 

 

 

　　華為聯合山東聯通、中微光電子，在山東濰坊大規模部署NB-IoT智能路燈(4萬盞以上)。華為向中微光電子提供NB-IoT芯片，并向山東聯通提供NB-IoT網絡設備;山東聯通向中微光電子提供NB-IoT網絡服務;中微光電子作為總承包商做智能路燈端到端集成和運營。部署中，我們把NB-IoT與之前使用ZigBee互聯方案進行了全面對比，充分驗證了NB-IoT在建網、維護、容量、接入成功率等方面的優越性。

 

 

 

 

　　華為在與QUECTEL、ublox、lierda、SERCOM、Telit等NB-IoT模組廠商，PHILIPS、中微光電子、泰華智慧、大云物聯、網新易盛等路燈行業廠商合作，共同構建產業鏈生態。

 

 

 

　　華為的合作內容包括：幫助路燈終端和應用開發的資料和工具、研發工程師在線技術支持、方便集成開發的OpenLab(開放實驗室)、從終端到應用的全面技術認證(行業功能、性能、安全、可靠性、可維護性等)、營銷支持和銷售支持。2017年-2019年，華為將投入2億美元，持續構建全球OpenLab 。歡迎成為華為的合作伙伴，一起共創、共享價值。