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一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景

文章来源:    时间:2019-08-07 11:32

  

如今,“万物互联”的时代帷幕已被物联网悄然拉开。

“万物互联”时代,首先要解决“物”与“网”的连接问题,所以“连接技术”决定了物联网发展的走向。为满足物联网设备的连接需求,LPWAN(Low Power Wide Area Network,低功耗广域网)应运而生。LPWAN 专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。

物联网连接技术的世界从来没有霸主一统江湖。

以LoRa为代表的非授权频段物联网和以辉煌娱乐平台NB-IoT为代表的授权频段物联网,各自攻城略地。

一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景

NB-IoT知多少?

NB-IoT是指窄带物联网(Narrow Band Internet of Things)技术,是一种低功耗广域(LPWA)网络技术标准,基于蜂窝技术,用于连接使用无线蜂窝网络的各种智能传感器和设备,聚焦于低功耗广覆盖(LPWA)物联网(IoT)市场,是一种可在全球范围内广泛应用的新兴技术。

NB-IoT技术可以理解为是LTE技术的“简化版”,NB-IoT网络是基于现有LTE网络进行改造得来的。

LTE网络为“人”服务,为手机服务,为消费互联网服务;而NB-IoT网络为“物”服务,为物联网终端服务,为产业互联网(物联网)服务。

NB-IoT使用License频段,可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络,与现有网络共存,以降低部署成本、实现平滑升级。

NB-IoT的特点

低功耗

低功耗特性是物联网应用一项重要指标,特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用,因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小,设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

低成本

NB-IoT是基于LTE网络的技术,所以在现网LTE网络的基础上进行改造,就可以很快组网,很快扩大覆盖。目前各大运营商仍在大力推动LTE网络建设,也有利于NB-IoT的覆盖改善。

强连接

在同一基站的情况下,NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接,支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。在一个不太大的空间,放置更多设备而互相又不会有干扰,NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

广覆盖

NB-IoT室内覆盖能力强,比LTE提升20dB增益,相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求,对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。

一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景

NB-IoT发展历程和现状

在过去这几年,NB-IoT是当之无愧的行业网红,备受追捧。三大运营商拼命推动它的商用落地,政府出台了各项文件政策给它铺路,设备商们更是不遗余力地进行宣传造势。

来回顾一下NB-IoT的发展历程:2013年,业内相关厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展,起名为LTE-M;2014年由沃达丰、中国移动、Orange、意大利电信、华为、诺基亚等公司支持的LTE-M在3GPP GERAN工作组立项,被重新命名为Cellular IoT;2015年,华为和高通共同宣布了NB-CIoT方案;同年8月,爱立信联合几家公司提出了NB-LTE概念;2015年9月,NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合,NB-IoT正式诞生。

NB-IoT从2015年9月3GPP在RAN全会达成一致以后,得到全球大多数的运营商、通讯设备厂商、芯片厂商、终端厂商的支持和响应,这标志着世界范围的物联网通信标准已经产生,并将为整个产业链带来巨大商机。

业内人士认为,2016年是NB-IoT商用元年。如同过去十几年移动互联网渴望4G时代的到来一样,如今的物联网也无比渴望着一个深度覆盖强大的NB-IoT蜂窝物联网基础网。事实上,2016年6月才首次完成标准化工作的NB-IoT到现在仅仅三年多的时间,飞速发展的NB-IoT就走完了2G窄带物联网用了很多年才走完的路。

政策方面,在2017年6月,工信部发布了《关于全面推进移动物联网(NB-IoT)建设发展的通知》,通知要求:一是加强NB-IoT标准与技术研究,打造完整产业体系;二是推广NB-IoT在细分领域的应用,逐步形成规模应用体系;三是优化NB-IoT应用政策环境,创造良好可持续发展条件。

为了配合产业转型升级,引爆新的经济增长点,运营商以NB-IoT物联网为突破口,开启一次次大规模的NB-IoT模块招标来加速NB-IoT应用和产业发展。然而,此举催生了一场模块厂商在价格方面的激烈竞争,短短几年间,模块价格从70元人民币下降到20元,NB-IoT芯片价格从5美金杀到2个美金以下,市场情形惨烈。

一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景

从市场数据来看,2017年华为海思推出Boudica120国内第一颗NB-IoT芯片至今,累积出货2000万颗,而其他国内NB-IoT芯片厂家总出货量不超过1000万颗。

从发展现状来看,截至今年5月底,全球已有84张NB-IoT网络商用(GSMA),全球模组种类已超过100种,成为全球应用最广的物联网技术之一。国内NB-IoT用户数已经达到3000万。同时,国内的消费级物联网硬件销售额预计在2022年超过3000亿美元,年复合增长率超过20%。

NB-IoT市场仍然格局未定,产业链上下游厂商都想抓住这个市场机会,分得NB-IoT市场一杯羹。

NB-IoT的挑战和前景

据GSMA最新发布数据,2018年全球蜂窝物联网连接数大部分来自现有的2G/3G/4G,物联网连接总数达7.6亿个,NB-IoT物联网连接数不到10%。

可以看到,NB-IoT目前的市场份额相对较少,究其原因,大概如下:

功耗问题

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前的物联网产品上,大家普遍还是用2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好一点,但在中等频率和高频率实时使用中并没有绝对优势,两者功耗没有明显差别,NB-IoT深度待机(PSM模式)的功耗和2G掉电模式差不多。以目前NB-IoT模块的功耗,电池待机时间根本无法支持长达10年,因此很多新的应用也起不来;

网络覆盖问题

另一方面,NB-IoT网络相对2G/3G/4G网络,覆盖面和覆盖质量还是非常有限,目前还存在问题,这也导致了用户缺乏对它的信心;

商用盈利问题

即使运营商开启高频服务功能,每年NB-IoT资费可以提升到35-40元,虽然提升了物联网业务的ARPU值(每用户平均收入),但对于运营商的直接收入贡献还非常有限。相比三大运营商的年营收体量,NB-IoT资费收益依然不值一提;

信息安全风险

物联网会让我们的生活变得便利和美好,但信息安全是提前。NB-IoT的发展让应用更加智能化的同时,也带来了信息安全风险,必须重视物联网中应用层到各端点的安全体系建立。NB-IoT信息安全体系的建立,需要整个生态系统中的所有参与者从网络设备、终端数据采集模块、数据传输和系统方案来一起解决和建立。NB-IoT信息安全体系的建立也需要时间和过程。

推广问题

在非技术层面,作为NB-IoT在行业落地的主要推动者,运营商在政企用户市场经营和方案落地推广上的表现都不尽人意。 另外,NB-IoT产业链相关部门,在推动NB-IoT技术落地时,心态过于浮躁,看重形式主义,也是原因所在。

总之,性能指标夸大、网络覆盖不佳、商业模式存在问题、心态浮躁等,是NB-IoT市场扩展受阻的主要原因。

一文读懂NB-IoT的现状、挑战和前景

为了进一步推动NB-IoT的发展进程,国内运营商都在大力部署NB-IoT基站,2019年,我国预计将建成90万个NB-IoT基站、到2020年将建成超过150万个NB-IoT基站、到2025年NB-IoT基站规模将达到300万。

目前,中国移动在全国已经建成NB-IoT基站超过20万,覆盖346个城市。根据中国移动预测,2019年底,中国运营商蜂窝物联网连接超过11亿,其中,中国移动蜂窝连接超过7.8亿。据悉,2018年中国移动物联网终端补贴成本投入20亿元,其中,10亿是专门给NB-IoT,最高补贴率可以到达80%,还推出了20元和40元两档NB-IoT套餐,希望满足不同的行业客户对网络的需求。

中国电信早在2018年就已建成了全球最大的NB-IoT网络,建成NB-IoT基站超过40余万个,实现城乡全覆盖,承载1亿物联网连接。在资费方面,中国电信2018年6月20日发布了NB-IoT业务套餐,该资费套餐是按照“连接次数”计费,套餐内规定一定的连接数,超出套餐外的连接次数部分另行收费。

中国联通在去年中旬就宣布已经完成了30万个NB-IoT基站升级工作,已经在全国数十个城市开通NB-IoT试商用,全国已经有300多个城市具备快速接入物联网的能力。

此外,国外众多运营商也纷纷支持NB-IoT,Vodafone、德国电信、软银等几十家运营商均已经部署了NB-IoT商用网络,美国T-Mobile也已经宣布商用了NB-IoT,全球运营商的创新先锋AT&T和Verizon,也积极进行NB-IoT的商用试点。

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