物聯網正在滲透到各個垂直行業,如工業、農業、物流、能源、環保、醫療等,以及公共事業、消費升級等領域。以服務轉型中的遠程運維為例,通過對設備、產品的實時監測,提供遠程維護、故障預測、性能優化等系列服務,實現設備實時工況診斷、遠程定位與運維。
在農業場景下,物聯網技術應用在溫室種植、大田種植、養殖(包括畜牧的雞、豬、牛等,以及水產養殖的螃蟹、魚)等場景中。
在公共事業方面,城市供水、供氣、供熱等公共事業中智能化升級是最為典型的民生應用。傳統機械表計在成本上具有一定優勢,然而人工上門抄表模式對企業和用戶雙方都有諸多不便,基于NB-IoT的水、電、氣、熱表等智能表計成為物聯網發展較為迅速的應用之一。截至2019年11月,NB-IoT燃氣表和水表連接數均破千萬。
消費升級方面,物聯網已經廣泛應用于個人生活的方方面面,包括各類車載智能產品、電動自行車防盜追蹤、智能硬件、可穿戴產品等。其中,可穿戴設備已經成為消費者隨身的必備品,促進了設備規模化的出貨量,根據IDC數據,2019年我國可穿戴設備市場出貨量9924萬臺,同比增長37.1%。
物聯網產業的發展離不開技術標準的制定,在2016年之前,物聯網的無線接入制式五花八門,有基于非授權頻段的LoRa和SigFox,還有基于授權頻段的LTE Cat0,互不兼容,市場碎片化嚴重,缺乏規模效應。
這種情形在2016年之后大為改觀,隨著Rel-13窄帶物聯網(NB-IoT)標準在3GPP組織中的制定,NB-IoT技術迅速成為全球統一的物聯網無線接入制式,帶動了整個移動通信的產業鏈。在接下來的幾年中,NB-IoT技術不斷發展,陸續在Rel-14、Rel-15和Rel-16的協議中進行了大幅度的增強,引入多項重要的功能和核心技術,對系統性能和應用場景都有顯著的提升和擴展。
同一時期,作為一種互補技術,eMTC也在3GPP中不斷演進,以支持更大帶寬和更高的業務速率,包括語音和視頻。5G的海量物聯網雖然仍沿用LTE的NB-IoT/eMTC的空口協議,但能夠接入5G核心網,這為拓展NB-IoT/eMTC的應用提供了廣泛空間。
NB-IoT在發展之初就因其功耗低、覆蓋范圍廣、連接數量多以及成本低,得到中國運營商的青睞。中國移動、中國電信和中國聯通從2016年9月就開始規劃和部署NB-IoT網絡。截至2019年年底,已建成5G基站19.8萬個,NB-loT基站71萬個,NB-IoT初步完成縣級及以上城區的基本覆蓋,在水表、燃氣、智慧家居、智慧工業等場景已實現NB-IoT規模應用,用戶規模超過8000萬人。中國移動計劃將在2020年增加7000萬NB-IoT連接;中國聯通已經擁有約2萬家工業物聯網公司作為其客戶,而中國電信已通過40萬個窄帶物聯網基站為超過5000萬用戶提供了服務。
在世界范圍內,根據GSMA收集的數據,在2018年,全球已有超過30家主流運營商推出60張蜂窩物聯網絡,包括NB-IoT和eMTC,蜂窩物聯網部署主要集中在北美、歐洲、亞太、澳洲這些區域,東歐、俄羅斯、西亞、非洲、南美洲等地區部署非常少。NB-IoT商用網絡有47張,eMTC商用網絡有13張,其中有8家運營商在同一地區同時商用NB-IoT和eMTC網絡。在所有運營商中,沃達豐已在9個國家推出商用的NB-IoT網絡;T-Mobile已在8個國家推出商用的NB-IoT網絡;Telia已在4個國家推出商用的NB-IoT網絡,這三家歐洲的跨國運營商本身就在多個國家擁有基礎網絡,因此在多國部署NB-IoT網絡也是其物聯網業務發展的組成部分。
物聯網連接數是物聯網行業發展的重要指標,而物聯網終端中的模組是物聯網行業當前確定性最高、落地最早的產業鏈環節。無線通信模組屬于中上游,通過集成芯片以及其他電子元器件,使得模塊具備聯網通信功能,進而為下游終端客戶使用。物聯網模組具有集中度高、上游影響力大、下游應用場景廣、毛利率較低、技術門檻有限等特點。在國內,有 “千萬級”市場份額的模組廠家有移遠通信、芯訊通(日海智能),具有“五百萬級”市場份額的有廣和通、中移、龍尚等。
從成本端來看,芯片采購成本是模組廠商的主要成本來源。物聯網芯片的技術門檻較高。在芯片設計整體水平方面,國內企業還存在一定的差距。但是在應用驅動創新方面,國內已經開始實現趕超。
紫光展銳在物聯網領域擁有比較全面的產品線,包括無線廣域網以及短距離無線網絡。在NB-IoT制式上,紫光展銳的芯片可完整支持3GPP Rel-13幾乎所有的功能。
華為海思在2017年推出了全球首款正式商用的NB-IoT芯片——Boudica120,接著又推出了第二代芯片——Boudica 150。2017年下半年,華為海思與臺積電合作生產的Boudica 120、150芯片大規模出貨。這兩款NB-IoT芯片的主要特點是高集成、低功耗、可內置輕量級的Huawei LiteOS物聯網操作系統。
聯發科推出了旗下首款NB-IoT系統單芯片(SoC)—MT2625,MT2625 是聯發科技的第一款 NB-IoT 專屬芯片,具備超高集成度,將 ARM Cortex-M微控制器(MCU)、偽靜態隨機存儲器(PSRAM)、閃存與電源管理單元(PMU)整合在同一芯片平臺上。
2018年中興微電子正式發布NB-IoT商用芯片Wisefone7100。
國外的芯片廠商高通看好NB-IoT,但認為NB-IoT與eMTC并非是非死即傷而是有很好的互補性,未來物聯網多模才是趨勢。若采用NB-IoT + eMTC雙模方式,將能集兩種技術的優勢于一身,同時補齊雙方短板。英特爾的XMM 7115面向窄帶物聯網NB-IoT設備。XMM 7315則整合應用處理器與LTE基帶的SoC,同時支持eMTC、NB-IoT兩種標準。
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