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。