161
如今，“萬(wàn)物互聯(lián)”的時(shí)代帷幕已被物聯(lián)網(wǎng)悄然拉開(kāi)。
“萬(wàn)物互聯(lián)”時(shí)代，首先要解決“物”與“網(wǎng)”的連接問(wèn)題，所以“連接技術(shù)”決定了物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的走向。為滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的連接需求，LPWAN（Low Power Wide Area Network，低功耗廣域網(wǎng)）應(yīng)運(yùn)而生。LPWAN 專為低帶寬、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量連接的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)。
物聯(lián)網(wǎng)連接技術(shù)的世界從來(lái)沒(méi)有霸主一統(tǒng)江湖。
以 LoRa 為代表的非授權(quán)頻段物聯(lián)網(wǎng)和以 NB-IoT 為代表的授權(quán)頻段物聯(lián)網(wǎng)，各自攻城略地。
筆者在上一篇文章《物聯(lián)網(wǎng)中的 LoRa，到底是個(gè)什么鬼？》中對(duì) LoRa 技術(shù)進(jìn)行了介紹，本篇文章就來(lái)了解一下 NB-IoT 的相關(guān)情況。
NB-IoT 知多少？
NB-IoT 是指窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things)技術(shù)，是一種低功耗廣域(LPWA)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，基于蜂窩技術(shù)，用于連接使用無(wú)線蜂窩網(wǎng)絡(luò)的各種智能傳感器和設(shè)備，聚焦于低功耗廣覆蓋(LPWA)物聯(lián)網(wǎng)(IoT)市場(chǎng)，是一種可在全球范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用的新興技術(shù)。
NB-IoT 技術(shù)可以理解為是 LTE 技術(shù)的“簡(jiǎn)化版”，NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)是基于現(xiàn)有 LTE 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造得來(lái)的。
?
LTE 網(wǎng)絡(luò)為“人”服務(wù)，為手機(jī)服務(wù)，為消費(fèi)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)；而 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)為“物”服務(wù)，為物聯(lián)網(wǎng)終端服務(wù)，為產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)（物聯(lián)網(wǎng)）服務(wù)。
NB-IoT 使用 License 頻段，可直接部署于 GSM 網(wǎng)絡(luò)、UMTS 網(wǎng)絡(luò)或 LTE 網(wǎng)絡(luò)，與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級(jí)。
NB-IoT 的特點(diǎn)
低功耗
低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對(duì)于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場(chǎng)合。NB-IoT 聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率應(yīng)用，因此 NB-IoT 設(shè)備功耗可以做到非常小，設(shè)備續(xù)航時(shí)間可以從過(guò)去的幾個(gè)月大幅提升到幾年。
低成本
NB-IoT 是基于 LTE 網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，所以在現(xiàn)網(wǎng) LTE 網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，就可以很快組網(wǎng)，很快擴(kuò)大覆蓋。目前各大運(yùn)營(yíng)商仍在大力推動(dòng) LTE 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，也有利于 NB-IoT 的覆蓋改善。
強(qiáng)連接
在同一基站的情況下，NB-IoT 可以比現(xiàn)有無(wú)線技術(shù)提供 50-100 倍的接入數(shù)。一個(gè)扇區(qū)能夠支持 10 萬(wàn)個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在一個(gè)不太大的空間，放置更多設(shè)備而互相又不會(huì)有干擾，NB-IoT 足以輕松滿足未來(lái)智慧家庭中大量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。
廣覆蓋
NB-IoT 室內(nèi)覆蓋能力強(qiáng)，比 LTE 提升 20dB 增益，相當(dāng)于提升了 100 倍覆蓋區(qū)域能力。不僅可以滿足農(nóng)村這樣的廣覆蓋需求，對(duì)于廠區(qū)、地下車庫(kù)、井蓋這類對(duì)深度覆蓋有要求的應(yīng)用同樣適用。
NB-IoT 發(fā)展歷程和現(xiàn)狀
在過(guò)去這幾年，NB-IoT 是當(dāng)之無(wú)愧的行業(yè)網(wǎng)紅，備受追捧。三大運(yùn)營(yíng)商拼命推動(dòng)它的商用落地，政府出臺(tái)了各項(xiàng)文件政策給它鋪路，設(shè)備商們更是不遺余力地進(jìn)行宣傳造勢(shì)。
來(lái)回顧一下 NB-IoT 的發(fā)展歷程：2013 年，業(yè)內(nèi)相關(guān)廠商、運(yùn)營(yíng)商展開(kāi)窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，起名為 LTE-M；2014 年由沃達(dá)豐、中國(guó)移動(dòng)、Orange、意大利電信、華為、諾基亞等公司支持的 LTE-M 在 3GPP GERAN 工作組立項(xiàng)，被重新命名為 Cellular IoT；2015 年，華為和高通共同宣布了 NB-CIoT 方案；同年 8 月，愛(ài)立信聯(lián)合幾家公司提出了 NB-LTE 概念；2015 年 9 月，NB-CIoT 和 NB-LTE 兩個(gè)技術(shù)方案進(jìn)行融合，NB-IoT 正式誕生。
NB-IoT 從 2015 年 9 月 3GPP 在 RAN 全會(huì)達(dá)成一致以后，得到全球大多數(shù)的運(yùn)營(yíng)商、通訊設(shè)備廠商、芯片廠商、終端廠商的支持和響應(yīng)，這標(biāo)志著世界范圍的物聯(lián)網(wǎng)通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)產(chǎn)生，并將為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)巨大商機(jī)。
?
業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，2016 年是 NB-IoT 商用元年。如同過(guò)去十幾年移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)渴望 4G 時(shí)代的到來(lái)一樣，如今的物聯(lián)網(wǎng)也無(wú)比渴望著一個(gè)深度覆蓋強(qiáng)大的 NB-IoT 蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)網(wǎng)。事實(shí)上，2016 年 6 月才首次完成標(biāo)準(zhǔn)化工作的 NB-IoT 到現(xiàn)在僅僅三年多的時(shí)間，飛速發(fā)展的 NB-IoT 就走完了 2G 窄帶物聯(lián)網(wǎng)用了很多年才走完的路。
政策方面，在 2017 年 6 月，工信部發(fā)布了《關(guān)于全面推進(jìn)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)建設(shè)發(fā)展的通知》，通知要求：一是加強(qiáng) NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究，打造完整產(chǎn)業(yè)體系；二是推廣 NB-IoT 在細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步形成規(guī)模應(yīng)用體系；三是優(yōu)化 NB-IoT 應(yīng)用政策環(huán)境，創(chuàng)造良好可持續(xù)發(fā)展條件。
為了配合產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，引爆新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)，運(yùn)營(yíng)商以 NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)為突破口，開(kāi)啟一次次大規(guī)模的 NB-IoT 模塊招標(biāo)來(lái)加速 NB-IoT 應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。然而，此舉催生了一場(chǎng)模塊廠商在價(jià)格方面的激烈競(jìng)爭(zhēng)，短短幾年間，模塊價(jià)格從 70 元人民幣下降到 20 元，NB-IoT 芯片價(jià)格從 5 美金殺到 2 個(gè)美金以下，市場(chǎng)情形慘烈。
從市場(chǎng)數(shù)據(jù)來(lái)看，2017 年華為海思推出 Boudica120 國(guó)內(nèi)第一顆 NB-IoT 芯片至今，累積出貨 2000 萬(wàn)顆，而其他國(guó)內(nèi) NB-IoT 芯片廠家總出貨量不超過(guò) 1000 萬(wàn)顆。
從發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，截至今年 5 月底，全球已有 84 張 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)商用（GSMA），全球模組種類已超過(guò) 100 種，成為全球應(yīng)用最廣的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一。國(guó)內(nèi) NB-IoT 用戶數(shù)已經(jīng)達(dá)到 3000 萬(wàn)。同時(shí)，國(guó)內(nèi)的消費(fèi)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)硬件銷售額預(yù)計(jì)在 2022 年超過(guò) 3000 億美元，年復(fù)合增長(zhǎng)率超過(guò) 20%。
NB-IoT 市場(chǎng)仍然格局未定，產(chǎn)業(yè)鏈上下游廠商都想抓住這個(gè)市場(chǎng)機(jī)會(huì)，分得 NB-IoT 市場(chǎng)一杯羹。
NB-IoT 的挑戰(zhàn)和前景
據(jù) GSMA 最新發(fā)布數(shù)據(jù)，2018 年全球蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)大部分來(lái)自現(xiàn)有的 2G/3G/4G，物聯(lián)網(wǎng)連接總數(shù)達(dá) 7.6 億個(gè)，NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)不到 10%。
可以看到，NB-IoT 目前的市場(chǎng)份額相對(duì)較少，究其原因，大概如下：
?
功耗問(wèn)題
NB-IoT 的主要優(yōu)勢(shì)之一是低功耗。當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品上，大家普遍還是用 2G 模塊，NB-IoT 的功耗比 2G 略好一點(diǎn)，但在中等頻率和高頻率實(shí)時(shí)使用中并沒(méi)有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，兩者功耗沒(méi)有明顯差別，NB-IoT 深度待機(jī)（PSM 模式）的功耗和 2G 掉電模式差不多。以目前 NB-IoT 模塊的功耗，電池待機(jī)時(shí)間根本無(wú)法支持長(zhǎng)達(dá) 10 年，因此很多新的應(yīng)用也起不來(lái)；
網(wǎng)絡(luò)覆蓋問(wèn)題
另一方面，NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)相對(duì) 2G/3G/4G 網(wǎng)絡(luò)，覆蓋面和覆蓋質(zhì)量還是非常有限，目前還存在問(wèn)題，這也導(dǎo)致了用戶缺乏對(duì)它的信心；
?
商用盈利問(wèn)題
即使運(yùn)營(yíng)商開(kāi)啟高頻服務(wù)功能，每年 NB-IoT 資費(fèi)可以提升到 35-40 元，雖然提升了物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的 ARPU 值（每用戶平均收入），但對(duì)于運(yùn)營(yíng)商的直接收入貢獻(xiàn)還非常有限。相比三大運(yùn)營(yíng)商的年?duì)I收體量，NB-IoT 資費(fèi)收益依然不值一提；
信息安全風(fēng)險(xiǎn)
物聯(lián)網(wǎng)會(huì)讓我們的生活變得便利和美好，但信息安全是提前。NB-IoT 的發(fā)展讓應(yīng)用更加智能化的同時(shí)，也帶來(lái)了信息安全風(fēng)險(xiǎn)，必須重視物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用層到各端點(diǎn)的安全體系建立。NB-IoT 信息安全體系的建立，需要整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的所有參與者從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸和系統(tǒng)方案來(lái)一起解決和建立。NB-IoT 信息安全體系的建立也需要時(shí)間和過(guò)程。
推廣問(wèn)題
在非技術(shù)層面，作為 NB-IoT 在行業(yè)落地的主要推動(dòng)者，運(yùn)營(yíng)商在政企用戶市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)和方案落地推廣上的表現(xiàn)都不盡人意。?另外，NB-IoT 產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)部門，在推動(dòng) NB-IoT 技術(shù)落地時(shí)，心態(tài)過(guò)于浮躁，看重形式主義，也是原因所在。
總之，性能指標(biāo)夸大、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不佳、商業(yè)模式存在問(wèn)題、心態(tài)浮躁等，是 NB-IoT 市場(chǎng)擴(kuò)展受阻的主要原因。
?
為了進(jìn)一步推動(dòng) NB-IoT 的發(fā)展進(jìn)程，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商都在大力部署 NB-IoT 基站，2019 年，我國(guó)預(yù)計(jì)將建成 90 萬(wàn)個(gè) NB-IoT 基站、到 2020 年將建成超過(guò) 150 萬(wàn)個(gè) NB-IoT 基站、到 2025 年 NB-IoT 基站規(guī)模將達(dá)到 300 萬(wàn)。
目前，中國(guó)移動(dòng)在全國(guó)已經(jīng)建成 NB-IoT 基站超過(guò) 20 萬(wàn)，覆蓋 346 個(gè)城市。根據(jù)中國(guó)移動(dòng)預(yù)測(cè)，2019 年底，中國(guó)運(yùn)營(yíng)商蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接超過(guò) 11 億，其中，中國(guó)移動(dòng)蜂窩連接超過(guò) 7.8 億。據(jù)悉，2018 年中國(guó)移動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)終端補(bǔ)貼成本投入 20 億元，其中，10 億是專門給 NB-IoT，最高補(bǔ)貼率可以到達(dá) 80%，還推出了 20 元和 40 元兩檔 NB-IoT 套餐，希望滿足不同的行業(yè)客戶對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求。
中國(guó)電信早在 2018 年就已建成了全球最大的 NB-IoT 網(wǎng)絡(luò)，建成 NB-IoT 基站超過(guò) 40 余萬(wàn)個(gè)，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)全覆蓋，承載 1 億物聯(lián)網(wǎng)連接。在資費(fèi)方面，中國(guó)電信 2018 年 6 月 20 日發(fā)布了 NB-IoT 業(yè)務(wù)套餐，該資費(fèi)套餐是按照“連接次數(shù)”計(jì)費(fèi)，套餐內(nèi)規(guī)定一定的連接數(shù)，超出套餐外的連接次數(shù)部分另行收費(fèi)。
中國(guó)聯(lián)通在去年中旬就宣布已經(jīng)完成了 30 萬(wàn)個(gè) NB-IoT 基站升級(jí)工作，已經(jīng)在全國(guó)數(shù)十個(gè)城市開(kāi)通 NB-IoT 試商用，全國(guó)已經(jīng)有 300 多個(gè)城市具備快速接入物聯(lián)網(wǎng)的能力。
此外，國(guó)外眾多運(yùn)營(yíng)商也紛紛支持 NB-IoT，Vodafone、德國(guó)電信、軟銀等幾十家運(yùn)營(yíng)商均已經(jīng)部署了 NB-IoT 商用網(wǎng)絡(luò)，美國(guó) T-Mobile 也已經(jīng)宣布商用了 NB-IoT，全球運(yùn)營(yíng)商的創(chuàng)新先鋒 AT&T 和 Verizon，也積極進(jìn)行 NB-IoT 的商用試點(diǎn)。
多維度下的 NB-IoT
網(wǎng)絡(luò)規(guī)模方面：數(shù)據(jù)顯示，NB-IoT 全球商用網(wǎng)絡(luò)數(shù)已超 90 張，用戶數(shù)實(shí)現(xiàn)三年三級(jí)跳：從 2017 年的 300 萬(wàn)到 2018 年的 3000 萬(wàn)，今年上半年已超過(guò) 5000 萬(wàn)用戶，在智能水表、智能氣表、電動(dòng)車跟蹤、智能煙感等行業(yè)應(yīng)用預(yù)計(jì)將在一兩年內(nèi)出現(xiàn)千萬(wàn)級(jí)連接，并且有望將很快達(dá)到十億級(jí)別規(guī)模。在國(guó)內(nèi)，三大運(yùn)營(yíng)商對(duì)于 NB-IoT 的熱情持續(xù)高漲，如在基站建設(shè)方面，業(yè)界預(yù)計(jì) 2019 年我國(guó)將建成 90 萬(wàn)個(gè) NB-IoT 基站；
憑借廣覆蓋、低功耗、低成本、大連接等特點(diǎn)，NB-IoT 已經(jīng)成為蜂窩物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的主流技術(shù)。根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu) Counterpoint IoT 的最新研究數(shù)據(jù)顯示，全球物聯(lián)網(wǎng)蜂窩連接數(shù)將在 2025 年突破 50 億大關(guān)，其中 NB-IoT 的貢獻(xiàn)比將接近一半。
產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模方面：伴隨 NB-IoT 海量連接需求的出現(xiàn)，對(duì)于 NB-IoT 模組以及 NB-IoT 芯片都帶來(lái)了強(qiáng)烈需求。例如芯片側(cè)，NB-IoT 等物聯(lián)網(wǎng) SoC(即將 MCU 和調(diào)制解調(diào)器 / 基帶實(shí)現(xiàn)集成)正在推動(dòng)掀起下一波物聯(lián)網(wǎng)浪潮，包括海思、高通、聯(lián)發(fā)科、移芯等在內(nèi)的芯片企業(yè)都在角逐 NB-IoT SoC 芯片市場(chǎng)，目前已有十幾家 NB-IoT 芯片廠家，上百個(gè)型號(hào)的模組，1500 多個(gè)產(chǎn)業(yè)伙伴，以及公共事業(yè)、醫(yī)療健康、智慧城市、消費(fèi)者、農(nóng)業(yè)環(huán)境、物流倉(cāng)儲(chǔ)、智能樓宇、制造行業(yè)等十余個(gè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸落地，NB-IoT 已經(jīng)完全具備替代 2G/3G 窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的能力；
模組價(jià)格方面：NB-IoT 價(jià)格已經(jīng)逼近 2G 模組，隨著芯片出貨量的增加以及生態(tài)的成熟，NB-IoT 模組售價(jià)有望繼續(xù)降低；
標(biāo)準(zhǔn)方面：早在 3GPP R13 協(xié)議中，NB-IoT 核心標(biāo)準(zhǔn)就已凍結(jié)；R15 協(xié)議更是支持 NR 與 NB-IoT 的共存部署方案，從而確保了 5G 部署后存量的 NB-IoT 終端業(yè)務(wù)不受影響；在 R16 協(xié)議中，NB-IoT 仍然將是 LPWA 的主要應(yīng)用技術(shù)，更是明確支持 NB-IoT 接入 5G 新核心網(wǎng)，確保 NB-IoT 在 5G 時(shí)代技術(shù)發(fā)展的連續(xù)性；在即將于 2019 年年底啟動(dòng)立項(xiàng)的 R17 協(xié)議中，愛(ài)立信、高通等公司明確提出 R17 LPWA 基于 NB-IoT 繼續(xù)演進(jìn)。
?
NB-IoT 模塊廠商?
從 NB-IoT 技術(shù)誕生可以看出，NB-IoT 技術(shù)一直被行業(yè)大佬所支持，目前國(guó)內(nèi) NB-IoT 模塊廠商都有哪些？
NB-IoT 芯片廠商：
國(guó)內(nèi)：華為海思、紫光展銳、聯(lián)發(fā)科、中興微電子、上海移芯、創(chuàng)新維度、芯翼信息、松果電子、智聯(lián)安、ASR、匯頂科技等；
?
國(guó)外：高通、三星、Altair、思寬、Nordic、GCT、Riot Micro、CEVA 等。
NB-IoT 射頻前端芯片廠商：
國(guó)內(nèi)：紫光展銳、漢天下、慧智微、飛驤科技、三伍微等；
國(guó)外：Skyworks，Qorvo。
結(jié)語(yǔ)
今年隨著 5G 牌照的發(fā)放，正式進(jìn)入 5G 元年，5G 具有 Gbps 以上超高帶寬、毫秒級(jí)超低時(shí)延、以及高可靠等優(yōu)勢(shì)，除了商用初期應(yīng)用于 eMBB 增強(qiáng)型移動(dòng)寬帶以外，充分利用 5G 蜂窩網(wǎng)絡(luò)，還將帶動(dòng)超寬帶、低時(shí)延物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，助推行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
那么在大帶寬的 5G 時(shí)代，NB-IoT 下一步的演進(jìn)將何去何從？
事實(shí)上，對(duì)于 NB-IoT 的未來(lái)走向，3GPP 早已指明了方向：NB-IoT 將繼續(xù)服務(wù)于 5GLPWA 用例，我國(guó)向國(guó)際電信聯(lián)盟提交的 5G 候選技術(shù)方案將 NB-IoT 作為重點(diǎn)之一，也與 3GPP 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織的技術(shù)演進(jìn)路線保持一致。
對(duì)于 NB-IoT 的未來(lái)走向，可以預(yù)見(jiàn) NB-IoT 還會(huì)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)共存共生?；?4G 的 NB-IoT 和基于 5G 的 NB-IoT 將會(huì)是長(zhǎng)期共存，兩者不是競(jìng)爭(zhēng)和替代關(guān)系，而是相輔相成。同時(shí) 5G 指明了 4G 的未來(lái)演進(jìn)路線，從而給予了垂直行業(yè)采用可持續(xù)演進(jìn)和升級(jí)的 3GPP 技術(shù)的信心，能夠滿足行業(yè)市場(chǎng)深化部署和優(yōu)化性能的未來(lái)發(fā)展需求。
當(dāng)產(chǎn)業(yè)走到萬(wàn)物互聯(lián)的 5G 時(shí)代，NB-IoT 也將迎來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。
文章參考：
鮮棗課堂、半導(dǎo)體行業(yè)觀察、傳感器技術(shù)等相關(guān)文章。
與非網(wǎng)原創(chuàng)內(nèi)容，未經(jīng)許可，不得轉(zhuǎn)載！
