791
随着2020年7月3GPP 5G技术在ITU-R WP5D会议上式被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准，NB-IoT被正式纳入全球5G标准。这也意味着，由中国产业链主导的NB-IoT在实践中获得了全球产业链的广泛认可与支持，成为了5G的重要组成部分。
NB-IoT历史知多少？
NB-IoT是英文Narrow Band Internet of Things的缩写，中文释义为窄带物联网，它是由3GPP组织开发的为大范围蜂窝网与设备服务的低功耗广域网络（LPWAN）广播技术，这种窄带射频技术使用的是License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式。
图 | NB-IoT 发展历程，信息源：长城证券研究所
众所周知，NB-IoT最早是由华为和Vodafone共同提出的（2014年5月），当时被称为窄带技术NB M2M，而后又进化成NB-CIoT；2015年7月，Nokia、Ericsson、Intel提出了NB-LTE技术；2015年9月,在3GPP的第69次RAN全会上，NB-CIoT和NB-LTE这2种技术规范合并为NB-IoT；2016年6月，NB-IoT获得国际组织3GPP通过，标志着NB-IoT商用化开始；接下来最重要的里程碑就是上文中提及的NB-IoT纳入5G标准了。
从时间角度来看，NB-IoT从首次提出至今不过7年时光，而根据数据统计显示，截至目前，全球已经有71个国家投资建设了129张移动物联网，其中NB-IoT网络达到93张，绝对可以用 “发展迅猛”来形容了。
2G即将“退群”，NB-IoT落地加速
小伙伴们可能要问，这些NB-IoT网络到底落地何处？又是有哪些因素在驱动NB-IoT不断向行业渗透呢？这一系列的问题，笔者在2021年4月22日举办的智“绘”新物联 共“赢”新机遇NB-IoT国产化物联网方案——技术发展高峰论坛上找到了答案。
- 这些NB-IoT网络到底落地何处？
来自运营商的声音
中移物联网智能模组部市场总监王超表示，“如果将物联网根据传输速度来划分，可以分为低速、中速以及高速。其中，高速（速率大于10Mbps）主要应用在视频监控以及车载娱乐方面，市场占比10%；中速（速率在1Mbps和10Mbps之间）主要应用在智能穿戴、智能POS以及IoT网关方面，市场占比30%；而剩下的60%均是低速市场（速率小于100Kbps），需要满足低功耗和广覆盖的需求，应用领域包括智能表计、物流追踪、智能停车、智能路灯、环境监测等领域。原本负责覆盖这些移动性及时延要求不高、数据量小、对低功耗有要求的场景的通信技术是2G。但自从NB-IoT技术出现后，我们从技术参数的角度发现，NB-IoT在覆盖广度、低功耗和连接数方面都比2G要来的强（根据测试结果显示，NB-IoT的覆盖广度是164dB，而2G是144 dB；NB-IoT的休眠态功耗小于5μA，待机态功耗小于1mA，而2G的关机态功耗约60μA，待机态功耗约2mA；连接数方面，NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，但小区容量超5万），因此它被认为是国内市场中继2G技术之后低速物联网市场业务的主要承载技术。”
分享者：中移物联网智能模组部市场总监王超
“就以中国移动为例，我们整体的物联数量是6.8亿，70~80%是2G的业务，可能随着2G退网的趋势发展，未来百分之70~80%会向NB-IoT迁移，剩余20~30%则向Cat.1迁移。” 王超补充道。
关于具体的落地情况，除了运营商方面的信息，还有来自产业联盟以及大量物联网终端厂商的声音，比如天津速越、金卡智能、宁波水表和正泰仪表。
来自产业联盟的声音
分享者：5G物联网产业联盟解运洲
5G物联网产业联盟解运洲从产业发展的角度解析了NB-IoT的发展趋势以及需要重点关注的问题，他表示，“5G不只是高速网络，还有低功耗广域网，从演进趋势来看，NB-IoT、LTE Cat.1 bis、LTE Cat.4、5G Sub-6GHz将形成阶梯覆盖，主宰未来几年的蜂窝物联网发展趋势，而这个趋势就是芯片、通信模组、解决方案和智能终端的集成度会越来越高。芯片端，除了基础功能Modem，SoC将根据场景需求集成越来越多的功能，这将逐步压缩通信模组的技术空间，向交钥匙方向一步步渗透；通信模组端，可整合的外围器件越来越少，SiP封装在逐步挑战屏蔽罩的霸主地位，受此因素影响，模组商不得不在差异化方面下苦工；解决方案端，对行业的理解不同，解决方案的实现也不尽相同，既要产品稳定、功能丰富，还不能太贵，在行业内成熟前依赖技术创新实力，在规模化后依赖加工配套能力；智能终端，价格压力逐步传导至整个产业链，剪刀差的大小是验证其客户服务能力的一大指标。在这些大趋势下，NB-IoT将不断融合其他技术推陈出新，例如NB-IoT+GNSS、NB-IoT+TEE SIM、NB-IoT+GPRS等组合。”
关于NB-IoT的落地覆盖量，解运洲提到，“2020年NB-IoT连接数规模新增6000万，LTE Cat.1新增1500万。预计到2021年，NB-IoT和LTE Cat.1连接数新增将分别达到1亿和5000万。”
来自智能终端厂商的声音
分享者：天津速越总经理董胜龙
天津速越科技有限公司总经理董胜龙表示，“目前国内物联网燃气表推广数量超过100万的企业有7家，排名是华润燃气（总用户数2600万）、港华燃气（总用户数3100万）、新奥能源（总用户数1100万）、中国燃气（总用户数3600万）、北京燃气（总用户数644万）、上海燃气（总用户数689万）以及深圳燃气（总用户数380万），从数量对比可以看出，智能燃气表渗透率不足，市场空间还很广。除了计量表计外，2020年末，我国城市燃气管道已达100万公里左右，阀井约400多万，对于门站、阀井、调压设备、储运装置等关键环节的安全管控和应用检测，是更大的新增市场空间。”
关于面临的问题和机遇，董胜龙更是坦言道，“国家政策的引导、B端客户发力推广以及终端用户愿意强烈是机遇所在，但我们还面临着通信覆盖不足、网络容量有限以及终端能耗高企等问题，以网络容量为例，一个扇区12个用户的容量根本不够，对于芯片厂商而言，抠那几个dB意义没那么大，解决功耗问题才是重中之重。不过，对于NB-IoT真正的优化不应该只是器件级的，更要协议级别的优化，才能支撑低速物联网在燃气表行业的健康成长。”
分享者：金卡智能市场部副总监马立波
关于NB-IoT在智能燃气表市场的表现，作为整个智能燃气表从IC卡到Lora、GPRS，再到NB-IoT演变的亲历者，金卡智能市场部副总监马立波表示，“燃气行业运营的需求催生了NB-IoT产业的发展，在我们业内有一个有趣的总结，什么人最适合抄表？强壮的男子不合适，漂亮的姑娘不合适，唯有中老年妇女最合适，而今天唯有NB-IoT技术最合适。根据预测，2021年我国NB-IoT智能燃气表市场将达到3000万台规模。”
分享者：宁水集团技术总监陈伟
除了燃气表，我们再来说说水表，水表从最初的机械水表，经过智能水表1.0、智能水表2.0的变化，如今已发展成一个多技术融合终端。对此，宁水集团技术总监陈伟表示，“智能水表国内的占有率是30%，还有很大空间，而宁水集团智能水表的营收份额是57%，这意味着我们的智能化率是相对高的。在通信方式方面，我们的设备涵盖RS485、Mod-Bus 、自组网、LoRa、GPRS、NB-IoT以及卡类（TM、IC、低频、高频）等，而我们的统计数据表明，NB-IoT的占有率正从2019年起不断攀升。”
分享者：正泰仪表市场部副总监王春生
此外，站在能源管理侧的角度，正泰仪表市场部副总监王春生表示，“目前国内能源管理的现状是：三表集采难、故障发现不及时、能源管理缺失（比如户用光伏发电并网的监管）、电动车充电无人监管，而用了NB-IoT后可以得到部分解决。”
他提出，通过NB-IoT通信网络将用户管理的电能表、水表、燃气表及其他智能设备组成一个局域物联网，能够更好地获取用户生活中电、水、气等相关数据，实现收费结算、设备检测、异常上报、用能分析和管理等功能。
- 哪些因素在驱动NB-IoT不断向行业渗透？
芯翼信息科技CEO肖建宏博士告诉笔者，“NB-IoT是一个广域物联网，对于蓝牙、WiFi，大家都知道涂鸦上市，这是一个典范，1000亿人民币市值，广域物联网的空间更大，相当于海洋与陆地的关系。我们做了一个测算，如果芯片顺利发展，到 2025年NB-IoT将达到1500亿以上的规模。究其原因，NB-IoT网络的下沉一方面得益于产品设计的改进，比如性能的提高、功耗的降低，另一方面是受到产业活动的推动，比如中国移动，而芯片公司是出于最底层的，是做砖头的，建高楼大厦还要靠运营商。”
分享者：芯翼信息科技CEO肖建宏博士
笔者认为肖总口中的高楼大厦即指NB-IoT网络的普及，包括基站的建设等。根据天津速越总经理董胜龙分享的数据，“目前我国已建成NB-IoT基站总量超过85万个，其中中国电信40万+个，中国移动35万+个，中国联通10万-个”。
另根据中移物联网智能模组部市场总监王超分享的数据，“在NB-IoT网络建设上，中国移动已实现了全国346个城市、乡镇以上区域的NB-IoT网络连接覆盖，拥有超70万的NB建站资源，目前已开通超35万站，今年还规划了5万按需建站资源，为NB-IoT加码。”
基于这些网络的覆盖，各行各业的终端厂商开始着手设备智能化的更新换代。而NB-IoT要真正铺展开来一定是“技术+政策+产业”的驱动，才会有商用爆发的一天。上面我们讲了产业策的驱动，下面我们再来分析一下政策以及技术的驱动。
政策侧，比如住建部发文表示新装住宅需要强制安装烟感；比如水表行业十四五规划刚要中要求NB-IoT（5G）技术作为水表自动抄表等场景的重点应用技术；再比如2020年5月工信部发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，总体目标是推动2G/3G物联网业务迁移专网，提出建立NB-IoT（窄带物联网）、4G（含LTE-Cat.1）和5G协同发展的移动物联网综合生态体系等。
针对烟感行业的这一改变，解运洲表示，“2020年只能烟感有500万的规模，到2021年有望突破1000万。”而王超更是直言，智慧消防是中移物联网智能模组部今年的主攻方向。
对于这一强制安装政策，芯翼信息科技高级副总裁李剑解释道，“商业写字楼烟感是必须要装的，民用很多是毛坯房，里面原来是有的，业主进去直接打掉了重新装修，自己可能感受不到，但是其实是要有的，交房的时候开发商要提供的，智慧消防不光是烟感，还有灭火器等。”
分享者：芯翼信息科技高级副总裁李剑
技术侧，我们将其与价格相联系，从解运洲的分享中我们可以看到，2020年NB-IoT通信模组售价20元以上的，在市场中占比约60%。根据他的预计，到2021年，这一比例将下降到约30%。这意味着NB-IoT通信模组的价格将随着时间的推移不断下滑，直至市场平衡价的出现。
试问，价格下滑的背后是什么？答案是市场充分的竞争，而竞争的结果是NB-IoT模组的全面国产化。
根据金卡智能市场部副总监马立波的分享信息显示，目前NB-IoT智能终端已实现全面国产化，包括芯片、模组、电池以及基站等多方面。他还分享了具体的国产化厂商信息：
芯片：华为海思、联发科、紫光展锐、芯翼信息、移芯通信以及智联安等
模组：有移远、中移、有方、利尔达、美格、广和通、高新兴等
基站：华为、中兴、大唐移动等
电池：亿纬、昊诚等
就最底层的芯片国产化，芯翼信息是NB-IoT芯片行业第二梯队的新秀厂商。芯翼信息科技高级市场总监祁卫表示，“芯翼信息成立于2017年3月，自2018年发布全球首款CMOS PA的NB-IoT SoC XY1100后，在2019年通过了三大运营商的入网入库测试，芯片进入大规模量产状态。2020年下半年XY1100又通过了智能气表、智能水表行业头部客户严苛的认证测试，在终端产品中大规模落地发货，月出货量超百万。此外，XY2100将在今年下半年预发布，针对金融行业追踪推出的X3100将在明年下半年量产，更高级别的XY5100正处在预研阶段，但标准还没出来，因此推出日期还未定。”
而根据应用侧的反馈，XY1100的性能还是非常强大的。金卡智能市场部副总监马立波表示：芯翼的XY1100已经过下游厂商金卡的魔鬼级产品导入测试，抄表成功率99.68%，部分不成功是用户把电池抠掉了。宁水集团技术总监陈伟表示：宁水集团在上海临港新区安装了一批基于芯翼XY1100的水表，在2月至4月数据上传率平均为99.41%。正泰仪表市场部副总监王春生也表示：基于芯翼XY1100的NB-IoT智能电表检测准确率在99.5%左右。
总结：市场需求、政策导向、行业挖掘以及中国芯等技术的精进，正不断驱动NB-IoT技术向应用领域渗透。
写在最后
在笔者看来，落地加速的背后是NB-IoT在 LPWA 场景下拥有LoRa及SigFox等技术无可替代的优势。今天的NB-IoT已成为5G的先行者，为5G to B积累经验。
至于上面提到的NB-IoT将替代80%的2G市场一事，迁移速度不会太快，原因有三：第一，很多传统应用本身在2G上跑的很好，规模很大，让所有的用户向NB-IoT上迁移有一个过程；第二，目前企业没有一个明确2G退网的时间表，可能对网络还存在观望；第三，NB-IoT芯片侧生态还不够成熟，预计除了传统大的芯片厂外，将来会涌现一批大的行业垂直芯片公司。
下载ECAD模型
