NB-IoT产业的现状与未来:跨过1亿出货门槛,奔向5G大连接!

 

4月16日,5G NB-IoT 亿征程”线上产业峰会正式召开,华为、海思、中移物联、联通物联、天翼物联、联发科、紫光展锐、移远通信等众多NB-iot产业链企业的负责人均参与,了本次活动,并分享了对于NB-iot行业的看法及,相关案例。...

4月16日下午,“5G NB-IoT 亿征程”线上产业峰会正式召开,华为、海思、中移物联、联通物联、天翼物联、联发科、紫光展锐、移远通信等众多NB-iot产业链企业的负责人均参与,了本次活动,并分享了对于NB-iot行业的看法及,相关案例。

什么是NB-IoT,与其他物联网技术相比有何优势,(何优势)?

NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)是物联网领域基于蜂窝的窄带物,联网的新兴技术,支持低功耗设备在广域网的,蜂窝数据连接,也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。

早在2014 年 5 月,华为、Vodafone 就率先提出了 NB M2M 技术,而后 2015 年 5 月又进化成 NB-CIoT,2015 年 7 月,Nokia、Ericsson、Intel 提出了 NB-LTE 技术,随后 3GPP 着手制定标准,并在 2016 年 7 月确定标准,至此 NB-IoT 正式诞生。

NB-IoT 定义了构建物,联网专网的概念,NB-IoT 的具体应用场景包括:公共事业应用场景、工业领域、农业领域、消费领域等。其中公共事业应用,场景即民生工程、智慧城市(水表、智能停车、智能路灯、煤气管网系统、监控、环保等)通过 NB-IoT 可有效降低成本,同时随着农业,领域向集约化、高附加值化、规模化的方向发展,NB-IoT 在温度,湿度等方面可以提供,低廉的监测模式,而在消费领域中,智能家居、共享单车、远程医疗以及智能穿戴可以,通过 NB-IoT 来实现。

而除了NB-IoT之外,还有LoRa、SigFox和eMTC(LTE-M)等低功耗物联网技术。

低功耗物联网技术,又可分为两类:一类是工作于未授权,频谱的 LoRa、SigFox 等技术;另一类是工作于授权(于授权,)频谱下,3GPP 支持的 2/3/4G 蜂窝通信技术,如 NB-IoT、eMTC 等。

其中,LoRa WAN 是由各产业联盟共同推动,的网络标准,提供开放式技术;Sigfox 则是由法国同名公司自行,开发的技术,掌握核心网络的,建设和营运,在全球范围内,进行网络部署。LoRa 与 Sigfox 都具有长距离、低功耗的特点,可延长电池寿命,形成大范围的讯息传输,且均使用非授权的Sub-1GHz ISM 频段,不需额外付出授权费用。

相比 LoRa、SigFox 技术,NB-iot和emtc技术都由,运营商强力推出,使用需授权的 GSM和 LTE 频段,且不需重新布建网络,只要更新软件,就能使用现有的 4G 基站和相关设备。

虽然NB-iot和emtc采用的是,授权频谱,需要授权费用,但是其具有通信保障和,不限数据传输次数的核心优势。从优势上看,NB-iot和emtc因为使用,授权频段,干扰较小,在通讯质量和讯息安全性拥有,高度的保障;而且对比 LoRa、SigFox,NB-IoT和eMTC 不限制传输数据的次数,而 LoRa 和 Sigfox 的每日传输次数都有限制,一天当中的传输时间很短,适合发挥在没有实时,通讯需求的领域。
虽然NB-IoT 和 emtc拥有很多,的共同点,但是二者之间也有着很大,的不同。

eMTC也是基于 LTE 演进的物联网接入技术,与 NB-IoT 一样使用的是授权频谱,但eMTC在移动性、时延和吞吐量有较大优势:时延小于100ms,最大上下行,速率可达1mbps。NB-IoT虽然时延更高,达到了10s,最大上下行速率也只有,60kbps和20kbps,但是其拥有更大,的接入容量,当前,NB-IoT 网络单个基站最多可,接入约10万个终端设备,而emtc只能,接入数万设备。此外,NB-iot还可以实现,更低的成本、更长的续航时间。
综合来看,在数据传输速率、时延要求较低,但是对于成本和功耗要求较高,的无移动性的物联网应用场景下,NB-IoT更具优势。

2/3G加速退网,NB-IoT市场将加速爆发

在移动通信市场,随着通信技术的不断升级,运营商的资本支出和运营,支出也在不断的攀升,同时可以利用的,频谱也越来越紧张,特别是在一些频谱需要,拍卖的国家和地区,频谱资源已经变得,越来越昂贵和稀缺。2g或3g网络的逐步清频退网成为了全球,运营商可选择的解决方案。

从全球范围来看,自2008年之后,日本、新西兰、泰国、厄瓜多尔等国的运营商就已经,开始关闭2g网络。2017年开始,全球运营商开始密集,关闭2g网络:新加坡三大运营商M1、Singtel、StarHub;美国运营商AT&T、Verizon;加拿大运营商Bell、Telus和Sask Tel、澳大利亚运营商optus,、vodafone等都,相继在2017 年关停了2G网络。
而进入2018年之后,更多的运营商,宣布启动2g/3G清频和退网,中国、美国、泰国、墨西哥、巴西、沙特、科威特、俄罗斯、越南等国家的主要,运营商都相继宣布了2g/3G的退网时间点。

具体到国内,近几年来,国内的三大运营商就已经,开始了2g/3g网络的逐步清频和,退网的工作。随后在2019年10月,工业和信息化部新闻发言人,、信息通信发展司司长,闻库表示,我国移动通信的,网络在2g/3g退网条件,已经逐步成熟。显然,这也意味着国内的2G/3g网络的退网将,进一步加速。

而2/3g网络的清频和退网,或者是重耕,将其应用于LTE网络,将非常有利于运营商,的成本控制。这也意味着将有大量的原本依托于,2g网络的低速率的网络应用需要切换到nb-IoT网络上来。



根据业内的预估,按照高中低网络速率划分,蜂窝物联网连接分布,大致是:高速率10%、中速率30%、低速率60%。而NB-iot主要面向的就是,60%的低速物联网市场的需求,这无疑是一个,巨大的市场机会。
紫光展锐工业物联网副总裁,鲜苗也表示,随着2G网络的加速退网,2G gsm物联网模组出货巅峰,也将过去。根据IHS的数据显示,2019年2g物联网模组出货达到,了约2.3亿个的峰值,2020年将开始,加速下滑,但是未来几年内的,保有量和出货量仍然很巨大。显然,这些2g物联网用户需要运营商,提供一个好的网络来进行平滑迁移,NB-iot无疑将是,一个极佳的选择。
根据Berg Insight的预测,2020年全球蜂窝物联网,设备出货将超过16亿台,其中NB-IoT设备占比接近30%。预计到2023年,全球LPWAN(低功耗广域网)设备将超过20亿台,其中基于NB-iot设备占比将,超过一半。足见未来NB-IoT市场前景之广阔,发展速度之快。

NB-IoT产业发展现状

虽然eMTC和NB-iot同样是差不多同一时间段发展出来,的基于蜂窝网络的低功耗物联网技术,并且emtc具有传输速率,更高、低延时、支持移动性、支持volte语音,通信等优势,但是却并未得到广泛,的应用,再加上运营商固有的,3g网络的存在,使得相互之间,在一定程度上也,存在着相互可替代性,这对emtc的发展形成,了一定的阻碍。相比之下,NB-IoT在低功耗、低成本、深度覆盖方面的优势似乎,更受运营商和用户的青睐,因而发展的也更快。

1、三大运营商的NB-IoT布局


根据中国电信公布的数据显示,截止2019年,全球71个国家投资建设了129张,移动物联网,其中93张均为NB-IoT网络。



而移远通信公布的,截止2020年2月的数据显示,目前全球运营商部署的,低功耗广域网的部署当中,NB-iot网络达到,了104张,eMTC网络仅有47张。



具体到国内,运营商对于nb-IoT部署来看,据天翼物联解决方案部负责人陈建华(陈,建华)介绍,目前中国电信已经率先打造了全球,最大的nb-IoT网络,中国电信旗下41万个,lte 800mhz基站全部升级开通,了nb-IoT网络,实现了包括偏远山区,在内的全国覆盖,整体覆盖率达到了97.84%。2019年9月,中国电信智慧燃气成为了首个突破千万,出货的nb-IoT行业应用。

△天翼物联解决方案部负责人陈建华
中移物联网集成电路创新中心总经理肖青表示,目前中移物联已经汇聚,了1500家nb-IoT领域的合作伙伴,覆盖了27个行业领域,8大产业领域,形成了超过340个行业,解决方案。助力12个行业693家客户,接入nb-IoT网络,自研的NB-iot模组出货,超过了1200万片。
△中移物联网集成电路创新中心总经理肖青
△中移物联的One MO NB-IoT模组累计出货超1200万片


相比中国电信和中国联通对于NB-IoT的大力部署和推动,中国联通则显得不够积极。据联通物联网公司,首席产品官李凯则透露,目前中国联通的NB-iot网络主要依托于8个核心城市节点来推动,实现全国性的网络覆盖。
△据联通物联网公司首席产品官李凯


在NB-IoT网络资费方面,国内三家运营商 NB-IoT 业务的标准资费大体相当,普遍价格在20元/户/年左右,并会根据用户的在网,时长和项目规模等给予一定的折扣。
由于NB-IoT 在网络层投入和维护的,成本较低,可以在现有 LTE 网络的基础上进行,升级改造,且国内 4G 基站覆盖率较高。故而对于运营商而言,NB-IoT 由于是在搭载4G 网络基础上的,因此利润率会比4G更高。

2、芯片厂商纷纷入局

对于NB-IoT产业的发展来说,芯片及模组的性能和成本是,至关重要的一个因素。目前NB-iot供应商主要有华为海,思、高通、紫光展锐、中兴微电子等。在本次会议上,华为海思和紫光展锐还介绍其即将推出,的最新的nb-IoT芯片。

作为NB-IoT标准的参与制定者,华为海思一直在不遗余力的,力推nb-IoT芯片。2017年6月华为,的首款基于 3GPP R13 标准的NB-IoT芯片Boudica 120芯片就实现,了量产出货,由ublox、移远合作提供NB-IoT商用模组。随后,华为在2018年又推出了,基于3gpp R14标准的NB-IoT 芯片Boudica 150,相比此前的,boudica 120功能更强、功耗更低。

在本次的会议上,据上海海思技术有限公司智慧物,联网芯片负责人杨国兴(杨国兴)透露,截止目前,海思Boudica 120/150系列NB soc芯片累计,出货超5000万片,已服务于全球(于全球),50多个国家和地区的70多家运营商。
此外,杨国兴(杨国兴)还,介绍了海思即将推出的3gpp R15/16标准的更先进的 NB-IoT芯片Boudica 200。
据介绍,Boudica 200主要拥有六大亮点,和优势:1、拥有更低的功耗,休眠和rx态功耗降低,了50%;2、更高的集成度,BoM数量减少了50%;3、海思的千万级终端,行业数据,可以使得海思能够,更好对于方案进行优化,提升性能、降低功耗;4、拥有独立的安全子系统,全面提升了安全能力,同时集成了SIM功能,降低了整机成本;5、集成了BLE5.0,近端维护、测试更方便,同时集成了GNSS,可以低成本使用定位应用;6、将支持5G 3GPP R15/16标准,在时延、功耗、覆盖等性能上更优。

杨国兴表示,Boudica 200芯片将于今年6月开始支持,α客户启动design-In,今年四季度可商用发货,将赋能,10亿lpwan连接。

同样作为NB-IoT标准的参与制定者,高通的策略则与华为海,思不同。在高通看来,在当时物联网发展仍有很大,不确定性的情况下,推出多模的兼容多种物联网,技术的芯片无疑是更为保稳的做法。因此,在2016年,高通就推出了推出了,支持emtc/NB-IoT/gsm的多模物,联网芯片mdm9206,同时集成的射频可以支持,15个lte频段,基本可以覆盖,全球大部分区域。不过,这也使得其,成本也相对较高。

另外,紫光展锐旗下的锐迪科2017年也,推出了2g、NB-iot双模物,联网芯片rda8908(春藤8908),随后在2018年,又推出了春藤8908。在本次会议上,紫光展锐工业物联网副总裁鲜苗还,介绍了即将于今年8月推出的最新nb-IoT芯片春藤8811。
据介绍,春藤8811将支持最新,的3gpp R15/16标准,同时还将支持TEE+PSA安全规范,还支持Open MCU设计。不过,更为详细的细节,展锐方便并未介绍。

除了以上介绍的高通、华为海思、展锐的NB-IoT芯片之外,还有中兴微电子,的wisefone7100、联发科的MT2625/2621等。

值得一提的是,在本次峰会上,据联发科资深nb,芯片规划官苏维堃透露,联发科的r13标准,的nb iot芯片在与华为基站的应用,联合实网测试中,在车载追踪场景实测中取得了,非常不错的成绩。


前面我们有提到,基于R13标准的NB-iot主要适用于非,移动的低速率、低功耗、时延要求不高的场景,并不适用于移动、低时延的场景。但是,联发科经过对其NB-IoT芯片的优化之后,实现了在车载追踪,的移动场景下的应用,平均时延只需22%-39%的时间。

3、NB-IoT模组价格将降至20元以内

从NB-iot模组的,价格走势来看,仅在 2017-2019 年间,模组价格就从 20 美金降到 5 美金。这其中除了芯片及模组厂商,的努力之外,也与运营商力推和,高额的补贴密不可分。

在行业发展早期,运营商相继发布通信,模组补贴政策,2017 年 10 月中国电信开启“宇宙级第一标”,给出了 30 元/块的优厚补贴,使得补贴后模组价格低至 36 元/块;随后,2017年 11 月,中国移动在全球合作伙伴大会,上公布了 NB-IoT 10 亿元补贴模组计划,单个模组补贴金额为 46 元-29 元,直接带动模组,出货量快速提升。

根据 2019 年中国 NB-IoT 产业发展大会上中国 NB-IoT 产业联盟秘书长,解运洲表示,预计2020 年 NB 模组价格进一步降至 3 美金(约合人民币21元),与 2G 模组持平。而在本次的产业峰会上,众多嘉宾一致表示NB-iot模组价格已经可以,控制在20元以内。更低的成本可以让NB-IoT 行业应用进入快速发展期。

4、中国NB-IoT用户量突破1亿

在NB-iot用户量和,行业应用方面,根据华为分享的数据显示,截止2020年1月,全球NB-IoT用户突破1亿,2020年2月中国的,nb-IoT用户突破1亿。显然,中国的NB-iot用户量占据了全球非常,大的比例。另外,全球NB-iot用户从200万,发展到第一个3000万,用了12个月,而随后增加到6000万,仅用了8个月的时间,增长到9000万所用的,时间,更是进一步缩短,到了4个月。NB-iot网络用后的发展,速度远超2/3/4G网络。





华为中国运营商业务部,副总裁杨涛表示,“昨天,NB-iot已经进入了4,千万个行业,特别是在智慧气表、智慧水表领域均已经,实现了1000万的出货量,在智慧电动车、智慧消防领域出货也,都达到了600万。另外在门锁、热表、路灯等领域也已实现百万,级规模出货。今天,NB-IoT正在帮助智慧家庭、智慧工厂、消费电子、物流追踪等,领域加速智能化。明天,NB-iot将孵化100种应用,场景。通过物+云+用融合,运营商与行业客户达成共同,商业成功。”

另据移远通信副总经理孙延明,介绍,目前移远通信的NB-iot模组出货已超,3500万块,其中70%是在国内市场,海外市场占比只有30%。



5G 时代,NB-IoT持续演进

在物联网时代,NB-IoT 将是低功耗广域物联网,的主要技术标准之一。标准化对于物联网的,进一步普及有着重大意义,目前NB-iot的标准正在持续,演进,而随着5G时代的来临,NB-iot的标准也将,纳入5g。

此前NB-iot大多是,基于3gpp R13版本,去年开始不少也已开始升级到,了r14版本,不仅上下行速率有了5-7倍的提升,同时多载波性能,也得到了增强,并发能力也提升了2-8倍,MR测量上报,覆盖也可视化,覆盖也进一步得到了增强,QoS差异化业务增强。



随着今年5g,的规模化商用,接下来5g业务三大场景,之一的大连接物联网(mMTC)的推进也正在加速,这也是NB-IoT 技术持续演进的方向。





当前 NB-IoT 在 R15 版本能够支持 NB-IoT 和 5G NR 空口共存,R16版本将支持 NB-IoT 接入 5G 核心网络。2019 年 7 月,3GPP 正式向 ITU-R(国际电信联盟)提交 5G 候选技术标准提案,NB-IoT技术被正式纳入 5G 候选技术集合,作为 5G 的组成部分与 NR 联合提交至 ITU-R。而根据最新的信息显示,2020年6月,NB-IoT 将正式成为 ITU 5G 标准,NB-IoT 标准化的持续演进将推,动物联网发展。



华为中国运营商业务部副总裁杨涛,也表示,华为公司的nb战略也正是,持续投资芯片+网络+平台,推动NB-IoT平滑演进进入5G。而海思即将推出,的boudica200也正是为此而生,其将于3gpp最新,的r15/16版本,可支撑未来的10亿,级连接。

此前相关文章:《网红“Cat.1”的诞生:芯片厂/模组厂/运营商为何集体“示爱”?》

编辑:芯智讯-浪客剑

注:由于会议内容较多,所以只是根据文章的需要,来进行整理,有不少内容没有加入,如有错漏,欢迎评论指正。谢谢!另外,我们准备新建个物,联网微信交流群,有兴趣的可以先加入我们的大,的qq221807116群,以便交流。

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