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(chǎng)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力。根據(jù)IoT Analytic發(fā)布的最新LPWAN市場(chǎng)報(bào)告，LPWAN在2019年的市場(chǎng)增長(zhǎng)強(qiáng)勁，到年底已安裝的LPWAN連接設(shè)備達(dá)到2.31億臺(tái)，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。另?yè)?jù)IDC的數(shù)據(jù)，2020 年全球物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到萬(wàn)億級(jí)，其中LPWAN連接數(shù)的占比將高達(dá)60%。

01

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(dòng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，提供開(kāi)放式技術(shù)；Sigfox則是由法國(guó)同名公司自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)。LoRa與Sigfox都具有長(zhǎng)距離、低功耗的特點(diǎn)，可延長(zhǎng)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(fèi)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(yùn)營(yíng)商強(qiáng)力推動(dòng)，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（圖片來(lái)源：電子發(fā)燒友網(wǎng)站） 從優(yōu)勢(shì)上看，NB-IoT因?yàn)槭褂檬跈?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(duì)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(shí)間很短，比較適合那些無(wú)實(shí)時(shí)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L(zhǎng)TE enhanced MTC，即eMTC，使用的也是授權(quán)頻譜。eMTC支持高速移動(dòng)可靠性和擁塞控制，較NB-IoT而言，eMTC在時(shí)延和吞吐量方面有較大優(yōu)勢(shì)。但NB-IoT追求的是更低的系統(tǒng)成本、更長(zhǎng)的續(xù)航時(shí)間，因此非常適合對(duì)成本敏感但是終端數(shù)量較大，且無(wú)移動(dòng)性的應(yīng)用場(chǎng)景，與eMTC形成互補(bǔ)。

02

運(yùn)營(yíng)商加持，
NB-IoT迎高速發(fā)展窗口期

NB-IoT之所以能成為萬(wàn)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(diǎn)密切相關(guān)。經(jīng)過(guò)三年的培育期，NB-IoT已經(jīng)形成了供需雙方合力推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢(shì)。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(chǎng)景涉及公共事業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、消費(fèi)等諸多領(lǐng)域。公共事業(yè)應(yīng)用場(chǎng)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)模化的方向發(fā)展，NB-IoT在溫度、濕度等方面可以提供低廉的監(jiān)測(cè)模式。而在消費(fèi)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(guò)NB-IoT來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5G三大場(chǎng)景中的海量機(jī)器通信（mMTC）、超高可靠低時(shí)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(yùn)營(yíng)商優(yōu)先發(fā)展的5G應(yīng)用場(chǎng)景。

圖2：2020年國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT基站建設(shè)不斷提速（圖片來(lái)源：工信部網(wǎng)站）

我們知道，國(guó)內(nèi)4G基站覆蓋率較高，基于這一優(yōu)勢(shì)，發(fā)展NB-IoT還將為運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)較高的投資回報(bào)，預(yù)計(jì)2020年就會(huì)為三大運(yùn)營(yíng)商帶來(lái)約120億的年收入。從基站部署來(lái)看，2019年國(guó)內(nèi)NB-IoT基站數(shù)已達(dá)到90萬(wàn)，預(yù)計(jì)2020年進(jìn)一步提升至150萬(wàn)。

03

NB-IoT芯片性能不斷優(yōu)化，
模組價(jià)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(dòng)物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）建設(shè)發(fā)展的通知》，加之三大運(yùn)營(yíng)商的積極布局，在政策和下游需求推動(dòng)下，國(guó)內(nèi)NB-IoT的發(fā)展已成燎原之勢(shì)。

在NB-IoT芯片方面，國(guó)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(guó)內(nèi)廠商的NB-IoT芯片均已實(shí)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(huì)上公布的數(shù)據(jù)，目前華為海思NB-IoT芯片在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)市占率超過(guò)90%。 上海芯翼信息、上海移芯通信等新興企業(yè)近年來(lái)也開(kāi)始進(jìn)入NB-IoT芯片市場(chǎng)。2020年4月，在中國(guó)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(gòu)項(xiàng)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(duì)芯片價(jià)格的降低起到了巨大推動(dòng)作用。

圖3：運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT模組招標(biāo)價(jià)格不斷下降（圖片來(lái)源：C114） 模組位列物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的上游，為萬(wàn)物互聯(lián)的基礎(chǔ)硬件，在行業(yè)中率先受益。早在2018年，國(guó)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(jìng)爭(zhēng)之下，NB-IoT模組價(jià)格逐步下探，當(dāng)前的NB-IoT模組價(jià)格已接近甚至低于2G模組水平。從公開(kāi)的數(shù)據(jù)看，搭載上海移芯通信芯片的NB-IoT模組價(jià)格已經(jīng)降至15元。這一結(jié)果主要得益于運(yùn)營(yíng)商相繼發(fā)布的通信模組補(bǔ)貼政策，這些政策直接帶動(dòng)了市場(chǎng)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(yíng)收增長(zhǎng)迅速，年平均復(fù)合增長(zhǎng)率分別達(dá)415%、517%。 連接成本的降低為海量應(yīng)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，NB-IoT目前已成為全球主流運(yùn)營(yíng)商支持的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。全球范圍內(nèi)，自2017年以來(lái)，主流運(yùn)營(yíng)商對(duì)NB-IoT部署不斷加碼。根據(jù)GSA統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，全球投資NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)商超過(guò)153家，覆蓋70多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，實(shí)際部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)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(jì)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(guó)內(nèi)用戶占絕大多數(shù)（圖片來(lái)源：Wind）

最近2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(guó)內(nèi)用戶占絕大多數(shù)。截至今年2月底，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商N(yùn)B-IoT連接數(shù)突破1億，其中，中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)的NB-IoT連接數(shù)均超過(guò)4,000萬(wàn)，中國(guó)聯(lián)通也達(dá)到了1,000萬(wàn)。接下來(lái)2G的退網(wǎng)將非常有利于NB-IoT的部署進(jìn)展，并實(shí)現(xiàn)性能的最優(yōu)化。

04

5G時(shí)代，
NB-IoT將扮演更重要角色

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。為了更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)層標(biāo)準(zhǔn)化，“時(shí)代之子”NB-IoT應(yīng)運(yùn)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(shí)還因其可以區(qū)別不同的物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景而迅速普及。

在應(yīng)用方面，NB-IoT可切實(shí)解決抄表難、收費(fèi)難等痛點(diǎn)。智能表計(jì)成為NB-IoT行業(yè)率先爆發(fā)的應(yīng)用場(chǎng)景，目前出貨量已邁入千萬(wàn)級(jí)。隨著5G和IoT時(shí)代的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)將率先在To B和To G創(chuàng)造價(jià)值和營(yíng)收，隨后是To C的用戶培育與體驗(yàn)提升。To C市場(chǎng)是NB-IoT行業(yè)發(fā)展更上一層樓的引爆點(diǎn)，智能家居、智能門鎖、可穿戴等To C市場(chǎng)為NB-IoT提供了長(zhǎng)尾效應(yīng)。未來(lái)，智能門鎖市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿^對(duì)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(chǎng)景仍亟待普及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。