低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）是面向能源受限的物聯(lián)網(wǎng)設備的新連接技術，正在成為加速物聯(lián)網(wǎng)市場發(fā)展的主要驅(qū)動力。根據(jù)IoT Analytic發(fā)布的最新LPWAN市場報告，LPWAN在2019年的市場增長強勁，到年底已安裝的LPWAN連接設備達到2.31億臺，與2018年同期相比增加了110%。分析表明，LPWAN技術的成熟度在不斷提高，商用解決方案的組合也在不斷擴大。另據(jù)IDC的數(shù)據(jù)，2020 年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模有望達到萬億級，其中LPWAN連接數(shù)的占比將高達60%。

01

四種LPWAN技術，
NB-IoT何以占據(jù)C位？

LPWAN主要集中在4種技術上，即LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M。LoRa是由各產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同推動的網(wǎng)絡標準，提供開放式技術；Sigfox則是由法國同名公司自行開發(fā)的技術。LoRa與Sigfox都具有長距離、低功耗的特點，可延長電池壽命，它們都使用免授權(quán)的Sub-1GHz ISM頻段，不需額外付出授權(quán)費用。

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是物聯(lián)網(wǎng)領域基于蜂窩的新興窄帶物聯(lián)網(wǎng)技術，支持低功耗設備在廣域網(wǎng)的蜂窩數(shù)據(jù)連接。與此前主流的LoRa、SigFox技術不同，NB-IoT由運營商強力推動，它使用需授權(quán)的GSM和LTE頻段，且不需重新布建網(wǎng)絡，只要更新軟件，就能使用現(xiàn)有的4G基站和相關設備。

圖1：NB-IoT演進路線圖（圖片來源：電子發(fā)燒友網(wǎng)站） 從優(yōu)勢上看，NB-IoT因為使用授權(quán)頻段，干擾較小，在通信質(zhì)量和安全性方面擁有高度的保障性。對比LoRa、SigFox，NB-IoT不限制傳輸數(shù)據(jù)的次數(shù)，而LoRa和Sigfox的每日傳輸次數(shù)都有限制，一天中的傳輸時間很短，比較適合那些無實時通信需求的應用。

LTE-M（LTE-Machine-to-Machine）是基于LTE演進的物聯(lián)網(wǎng)技術，在R12中叫Low-Cost MTC，在R13中被稱為LTE enhanced MTC，即eMTC，使用的也是授權(quán)頻譜。eMTC支持高速移動可靠性和擁塞控制，較NB-IoT而言，eMTC在時延和吞吐量方面有較大優(yōu)勢。但NB-IoT追求的是更低的系統(tǒng)成本、更長的續(xù)航時間，因此非常適合對成本敏感但是終端數(shù)量較大，且無移動性的應用場景，與eMTC形成互補。

02

運營商加持，
NB-IoT迎高速發(fā)展窗口期

NB-IoT之所以能成為萬物互聯(lián)發(fā)展的先行者，與其具有的超低功耗、超低成本、超強覆蓋、超大連接等特點密切相關。經(jīng)過三年的培育期，NB-IoT已經(jīng)形成了供需雙方合力推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的態(tài)勢。隨著5G R16版本支持將其接入到5G核心網(wǎng)絡，更加確立了NB-IoT在物聯(lián)網(wǎng)海量連接中的地位。 現(xiàn)在，NB-IoT 的主要應用場景涉及公共事業(yè)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、消費等諸多領域。公共事業(yè)應用場景通常指我們的民生工程和智慧城市（水表、智能停車、智能路燈、煤氣管網(wǎng)系統(tǒng)、監(jiān)控、環(huán)保等）建設。隨著農(nóng)業(yè)領域向集約化、高附加值化、規(guī)模化的方向發(fā)展，NB-IoT在溫度、濕度等方面可以提供低廉的監(jiān)測模式。而在消費領域中，智能家居、共享單車、遠程醫(yī)療以及智能穿戴都可以通過NB-IoT來實現(xiàn)。

5G三大場景中的海量機器通信（mMTC）、超高可靠低時延通信（uRLLC）均與物聯(lián)網(wǎng)相關，其中，mMTC依托NB-IoT、eMTC技術率先成熟。當前NB-IoT在R15版本中支持NB-IoT和NR空口共存，R16版本將支持NB-IoT接入5G核心網(wǎng)絡。由于不涉及新的空口技術，NB-IoT正在成為運營商優(yōu)先發(fā)展的5G應用場景。

圖2：2020年國內(nèi)三大運營商NB-IoT基站建設不斷提速（圖片來源：工信部網(wǎng)站）

我們知道，國內(nèi)4G基站覆蓋率較高，基于這一優(yōu)勢，發(fā)展NB-IoT還將為運營商帶來較高的投資回報，預計2020年就會為三大運營商帶來約120億的年收入。從基站部署來看，2019年國內(nèi)NB-IoT基站數(shù)已達到90萬，預計2020年進一步提升至150萬。

03

NB-IoT芯片性能不斷優(yōu)化，
模組價格持續(xù)降低

2017年6月6日，工信部辦公廳正式下發(fā)《關于全面推進移動物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT）建設發(fā)展的通知》，加之三大運營商的積極布局，在政策和下游需求推動下，國內(nèi)NB-IoT的發(fā)展已成燎原之勢。

在NB-IoT芯片方面，國內(nèi)廠商走在行業(yè)前列，包括華為海思、紫光展銳、中興微電子等在內(nèi)的國內(nèi)廠商的NB-IoT芯片均已實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。其中，華為堪稱NB-IoT行業(yè)的風向標。根據(jù)華為在2019年NB-IoT千行百業(yè)“億”啟航生態(tài)峰會上公布的數(shù)據(jù)，目前華為海思NB-IoT芯片在國內(nèi)市場市占率超過90%。 上海芯翼信息、上海移芯通信等新興企業(yè)近年來也開始進入NB-IoT芯片市場。2020年4月，在中國電信天翼電信終端江蘇分公司的“2020年NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)模組集中采購項目”中，中標的5家企業(yè)中就有3家模組商采用了上海移芯通信的NB-IoT芯片EC616，另外2家采用了上海芯翼信息的芯片。新興的NB-IoT芯片企業(yè)的加入，對芯片價格的降低起到了巨大推動作用。

圖3：運營商NB-IoT模組招標價格不斷下降（圖片來源：C114） 模組位列物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的上游，為萬物互聯(lián)的基礎硬件，在行業(yè)中率先受益。早在2018年，國內(nèi)NB-IoT通信模組廠商數(shù)量已達20家。在技術進步和競爭之下，NB-IoT模組價格逐步下探，當前的NB-IoT模組價格已接近甚至低于2G模組水平。從公開的數(shù)據(jù)看，搭載上海移芯通信芯片的NB-IoT模組價格已經(jīng)降至15元。這一結(jié)果主要得益于運營商相繼發(fā)布的通信模組補貼政策，這些政策直接帶動了市場上模組出貨量的快速提升。上海移遠通信在2017年至2019年的NB-IoT模組出貨量和營收增長迅速，年平均復合增長率分別達415%、517%。 連接成本的降低為海量應用打下了堅實的基礎，NB-IoT目前已成為全球主流運營商支持的標準技術。全球范圍內(nèi)，自2017年以來，主流運營商對NB-IoT部署不斷加碼。根據(jù)GSA統(tǒng)計的數(shù)據(jù)，全球投資NB-IoT網(wǎng)絡的運營商超過153家，覆蓋70多個國家和地區(qū)，實際部署NB-IoT網(wǎng)絡的運營商約101家。截止2020年1月，全球已有127張基于NB-IoT或LTE-M的商業(yè)網(wǎng)絡，比2018年12月IoT Analytics統(tǒng)計的83張網(wǎng)絡多出53%。其中92張是NB-IoT網(wǎng)絡，35張是LTE-M網(wǎng)絡。

圖4：截至2020年1月，全球NB-IoT連接數(shù)突破1億，其中國內(nèi)用戶占絕大多數(shù)（圖片來源：Wind）

最近2年，NB-IoT行業(yè)發(fā)展迅猛，2020年1月，全球NB-IoT連接數(shù)突破1億，其中國內(nèi)用戶占絕大多數(shù)。截至今年2月底，國內(nèi)三大運營商NB-IoT連接數(shù)突破1億，其中，中國電信、中國移動的NB-IoT連接數(shù)均超過4,000萬，中國聯(lián)通也達到了1,000萬。接下來2G的退網(wǎng)將非常有利于NB-IoT的部署進展，并實現(xiàn)性能的最優(yōu)化。

04

5G時代，
NB-IoT將扮演更重要角色

在物聯(lián)網(wǎng)時代，NB-IoT將是低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的主要技術標準之一。標準化作為組織現(xiàn)代化生產(chǎn)的重要手段和必要條件，對于物聯(lián)網(wǎng)的進一步普及有著重大意義，而作為物聯(lián)網(wǎng)中間樞紐的網(wǎng)絡層因其成熟的體系和廣泛的覆蓋面而最易實現(xiàn)標準化。為了更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡層標準化，“時代之子”NB-IoT應運而生，其意義不僅在于提出了物聯(lián)網(wǎng)專網(wǎng)的理念，加快了物聯(lián)網(wǎng)的標準化進程，同時還因其可以區(qū)別不同的物聯(lián)網(wǎng)場景而迅速普及。

在應用方面，NB-IoT可切實解決抄表難、收費難等痛點。智能表計成為NB-IoT行業(yè)率先爆發(fā)的應用場景，目前出貨量已邁入千萬級。隨著5G和IoT時代的到來，物聯(lián)網(wǎng)將率先在To B和To G創(chuàng)造價值和營收，隨后是To C的用戶培育與體驗提升。To C市場是NB-IoT行業(yè)發(fā)展更上一層樓的引爆點，智能家居、智能門鎖、可穿戴等To C市場為NB-IoT提供了長尾效應。未來，智能門鎖市場的發(fā)展?jié)摿^對不容小覷。而煙感、井蓋、垃圾桶等智慧城市中的To B類應用場景仍亟待普及物聯(lián)網(wǎng)技術。