低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)是面向能源受限的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的新連接技術(shù),正在成為加速物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展的主要驅(qū)動力。根據(jù)IoT Analytic發(fā)布的最新LPWAN市場報告,LPWAN在2019年的市場增長強(qiáng)勁,到年底已安裝的LPWAN連接設(shè)備達(dá)到2.31億臺,與2018年同期相比增加了110%。分析表明,LPWAN技術(shù)的成熟度在不斷提高,商用解決方案的組合也在不斷擴(kuò)大。 四種LPWAN技術(shù),NB-IoT何以占據(jù)C位? LPWAN主要集中在4種技術(shù)上,即LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M。LoRa是由各產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同推動的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn),提供開放式技術(shù);Sigfox則是由法國同名公司自行開發(fā)的技術(shù)。LoRa與Sigfox都具有長距離、低功耗的特點,可延長電池壽命,它們都使用免授權(quán)的Sub-1GHz ISM頻段,不需額外付出授權(quán)費用。 NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域基于蜂窩的新興窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),支持低功耗設(shè)備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。與此前主流的LoRa、SigFox技術(shù)不同,NB-IoT由運營商強(qiáng)力推動,它使用需授權(quán)的GSM和LTE頻段,且不需重新布建網(wǎng)絡(luò),只要更新軟件,就能使用現(xiàn)有的4G基站和相關(guān)設(shè)備。 ![]() 圖1:NB-IoT演進(jìn)路線圖(圖源:電子發(fā)燒友網(wǎng)站) 從優(yōu)勢上看,NB-IoT因為使用授權(quán)頻段,干擾較小,在通信質(zhì)量和安全性方面擁有高度的保障性。對比LoRa、SigFox,NB-IoT不限制傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù),而LoRa和Sigfox的每日傳輸次數(shù)都有限制,一天中的傳輸時間很短,比較適合那些無實時通信需求的應(yīng)用。 LTE-M(LTE-Machine-to-Machine)是基于LTE演進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),在R12中叫Low-Cost MTC,在R13中被稱為LTE enhanced MTC,即eMTC,使用的也是授權(quán)頻譜。eMTC支持高速移動可靠性和擁塞控制,較NB-IoT而言,eMTC在時延和吞吐量方面有較大優(yōu)勢。但NB-IoT追求的是更低的系統(tǒng)成本、更長的續(xù)航時間,因此非常適合對成本敏感但是終端數(shù)量較大,且無移動性的應(yīng)用場景,與eMTC形成互補。 運營商加持,NB-IoT迎高速發(fā)展窗口期 NB-IoT之所以能成為萬物互聯(lián)發(fā)展的先行者,與其具有的超低功耗、超低成本、超強(qiáng)覆蓋、超大連接等特點密切相關(guān)。經(jīng)過三年的培育期,NB-IoT已經(jīng)形成了供需雙方合力推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢。隨著5G R16版本支持將其接入到5G核心網(wǎng)絡(luò),更加確立了NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)海量連接中的地位。 現(xiàn)在,NB-IoT 的主要應(yīng)用場景涉及公共事業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、消費等諸多領(lǐng)域。公共事業(yè)應(yīng)用場景通常指我們的民生工程和智慧城市(水表、智能停車、智能路燈、煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)、監(jiān)控、環(huán)保等)建設(shè)。隨著農(nóng)業(yè)領(lǐng)域向集約化、高附加值化、規(guī);姆较虬l(fā)展,NB-IoT在溫度、濕度等方面可以提供低廉的監(jiān)測模式。而在消費領(lǐng)域中,智能家居、共享單車、遠(yuǎn)程醫(yī)療以及智能穿戴都可以通過NB-IoT來實現(xiàn)。 5G三大場景中的海量機(jī)器通信(mMTC)、超高可靠低時延通信(uRLLC)均與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān),其中,mMTC依托NB-IoT、eMTC技術(shù)率先成熟。當(dāng)前NB-IoT在R15版本中支持NB-IoT和NR空口共存,R16版本將支持NB-IoT接入5G核心網(wǎng)絡(luò)。由于不涉及新的空口技術(shù),NB-IoT正在成為運營商優(yōu)先發(fā)展的5G應(yīng)用場景。 ![]() 圖2:2020年國內(nèi)三大運營商NB-IoT基站建設(shè)不斷提速(圖源:工信部網(wǎng)站) 我們知道,國內(nèi)4G基站覆蓋率較高,基于這一優(yōu)勢,發(fā)展NB-IoT還將為運營商帶來較高的投資回報。 NB-IoT芯片性能不斷優(yōu)化,模組價格持續(xù)降低 2017年6月6日,工信部辦公廳正式下發(fā)《關(guān)于全面推進(jìn)移動物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》,加之三大運營商的積極布局,在政策和下游需求推動下,國內(nèi)NB-IoT的發(fā)展已成燎原之勢。 在NB-IoT芯片方面,國內(nèi)廠商走在行業(yè)前列,包括華為海思、紫光展銳、中興微電子等在內(nèi)的國內(nèi)廠商的NB-IoT芯片均已實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。其中,華為堪稱NB-IoT行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)。根據(jù)華為在2019年NB-IoT千行百業(yè)“億”啟航生態(tài)峰會上公布的數(shù)據(jù),目前華為海思NB-IoT芯片在國內(nèi)市場市占率超過90%。 上海芯翼信息、上海移芯通信等新興企業(yè)近年來也開始進(jìn)入NB-IoT芯片市場。2020年4月,在中國電信天翼電信終端江蘇分公司的“2020年NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)模組集中采購項目”中,中標(biāo)的5家企業(yè)中就有3家模組商采用了上海移芯通信的NB-IoT芯片EC616,另外2家采用了上海芯翼信息的芯片。新興的NB-IoT芯片企業(yè)的加入,對芯片價格的降低起到了巨大推動作用。 ![]() 圖3:運營商NB-IoT模組招標(biāo)價格不斷下降(圖源:C114) 模組位列物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的上游,為萬物互聯(lián)的基礎(chǔ)硬件,在行業(yè)中率先受益。早在2018年,國內(nèi)NB-IoT通信模組廠商數(shù)量已達(dá)20家。在技術(shù)進(jìn)步和競爭之下,NB-IoT模組價格逐步下探,當(dāng)前的NB-IoT模組價格已接近甚至低于2G模組水平。從公開的數(shù)據(jù)看,搭載上海移芯通信芯片的NB-IoT模組價格已經(jīng)降至15元。這一結(jié)果主要得益于運營商相繼發(fā)布的通信模組補貼政策,這些政策直接帶動了市場上模組出貨量的快速提升。上海移遠(yuǎn)通信在2017年至2019年的NB-IoT模組出貨量和營收增長迅速,年平均復(fù)合增長率分別達(dá)415%、517%。 連接成本的降低為海量應(yīng)用打下了堅實的基礎(chǔ),NB-IoT目前已成為全球主流運營商支持的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。全球范圍內(nèi),自2017年以來,主流運營商對NB-IoT部署不斷加碼。根據(jù)GSA統(tǒng)計的數(shù)據(jù),全球投資NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的運營商超過153家,覆蓋70多個國家和地區(qū),實際部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的運營商約101家。截止2020年1月,全球已有127張基于NB-IoT或LTE-M的商業(yè)網(wǎng)絡(luò),比2018年12月IoT Analytics統(tǒng)計的83張網(wǎng)絡(luò)多出53%。其中92張是NB-IoT網(wǎng)絡(luò),35張是LTE-M網(wǎng)絡(luò)。 ![]() 圖4:截至2020年1月,全球NB-IoT連接數(shù)突破1億,其中國內(nèi)用戶占絕大多數(shù)(圖源:Wind) 近年,NB-IoT行業(yè)發(fā)展迅猛,2020年1月,全球NB-IoT連接數(shù)突破1億,其中國內(nèi)用戶占絕大多數(shù)。截至今年2月底,國內(nèi)三大運營商NB-IoT連接數(shù)突破1億,其中,中國電信、中國移動的NB-IoT連接數(shù)均超過4,000萬,中國聯(lián)通也達(dá)到了1,000萬。接下來2G的退網(wǎng)將非常有利于NB-IoT的部署進(jìn)展,并實現(xiàn)性能的最優(yōu)化。 5G時代,NB-IoT將扮演更重要角色 在物聯(lián)網(wǎng)時代,NB-IoT將是低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之一。標(biāo)準(zhǔn)化作為組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段和必要條件,對于物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步普及有著重大意義,而作為物聯(lián)網(wǎng)中間樞紐的網(wǎng)絡(luò)層因其成熟的體系和廣泛的覆蓋面而最易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。為了更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)化,“時代之子”NB-IoT應(yīng)運而生,其意義不僅在于提出了物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的理念,加快了物聯(lián)網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程,同時還因其可以區(qū)別不同的物聯(lián)網(wǎng)場景而迅速普及。 在應(yīng)用方面,NB-IoT可切實解決抄表難、收費難等痛點。智能表計成為NB-IoT行業(yè)率先爆發(fā)的應(yīng)用場景,目前出貨量已邁入千萬級。隨著5G和IoT時代的到來,物聯(lián)網(wǎng)將率先在To B和To G創(chuàng)造價值和營收,隨后是To C的用戶培育與體驗提升。To C市場是NB-IoT行業(yè)發(fā)展更上一層樓的引爆點,智能家居、智能門鎖、可穿戴等To C市場為NB-IoT提供了長尾效應(yīng)。未來,智能門鎖市場的發(fā)展?jié)摿^對不容小覷。而煙感、井蓋、垃圾桶等智慧城市中的To B類應(yīng)用場景仍亟待普及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。 文章來源:貿(mào)澤電子 作者:Doctor M |