風(fēng)口上的技術(shù)：解密NB-IoT的前世今生

　　近年來，隨著實(shí)體經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人民生活水平持續(xù)提高，對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度的訴求也越來越迫切。國內(nèi)主要三大運(yùn)營商在國家政策三令五申之下，短短幾年完成了從3G網(wǎng)絡(luò)到4G網(wǎng)絡(luò)的平滑升級(jí)，其網(wǎng)絡(luò)速度和穩(wěn)定性相比以前已經(jīng)獲得很大提升，解決了普通網(wǎng)民的移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)痛點(diǎn)。不過，在商業(yè)領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)部署永遠(yuǎn)無法滿足市場需求，因此，低功耗、廣域覆蓋(LPWA)的物聯(lián)網(wǎng)NB-IoT技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。

　　2013年初，華為與相關(guān)業(yè)內(nèi)廠商、運(yùn)營商展開窄帶蜂窩物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，并起名為LTE-M;2014年5月，由沃達(dá)豐，中國移動(dòng)，Orange，Telecom Italy，華為，諾基亞等公司在3GPP GERAN工作組立項(xiàng)，LTE-M的名字演變?yōu)镃ellular IoT，簡稱CIoT;2015年4月，PCG(Project Coordination Group)會(huì)議上做了一件重要的決定：CIoT在GERAN做完SI之后，WI階段要到RAN立項(xiàng)并完成相關(guān)協(xié)議;2015年6月，NB-IoT技術(shù)協(xié)議獲得了3GPP 無線接入網(wǎng)(RAN)技術(shù)規(guī)范組會(huì)議通過;2015年9月，RAN#69次會(huì)議上經(jīng)過激烈討論，各方最終達(dá)成了一致，NB-CIoT和NB-LTE兩個(gè)技術(shù)方案進(jìn)行融合形成了NB-IoT WID，NB-CIoT演進(jìn)到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。從立項(xiàng)到協(xié)議凍結(jié)僅用時(shí)不到8個(gè)月，成為史上建立最快的3GPP標(biāo)準(zhǔn)之一。由此看出，國家頂層設(shè)計(jì)對該技術(shù)寄予厚望，市場對該技術(shù)也比較看好，諸多推手讓該技術(shù)在當(dāng)年可以順利完成一致性并正式進(jìn)入商用階段。

　　客觀來講，NB-IoT技術(shù)是為解決當(dāng)前市場痛點(diǎn)而被開發(fā)出來。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速率不同，對物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行高速、中速、低速區(qū)分：

　　1>高速率業(yè)務(wù)：主要使用3G、4G技術(shù)，例如車載物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備和監(jiān)控?cái)z像頭， 對應(yīng)的業(yè)務(wù)特點(diǎn)要求實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)傳輸;

　　2>中等速率業(yè)務(wù)：主要使用GPRS技術(shù)，例如居民小區(qū)或超市的儲(chǔ)物柜，使用頻率高但并非實(shí)時(shí)使用，對網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的要求遠(yuǎn)不及高速率業(yè)務(wù);

　　3>低速率業(yè)務(wù)：業(yè)界將低速率業(yè)務(wù)市場歸納為LPWAN(Low Power Wide Area Network)市場，即低功耗廣域網(wǎng)。目前還沒有對應(yīng)的蜂窩技術(shù)，多數(shù)情況下通過GPRS技術(shù)勉力支撐，從而帶來了成本高、影響低速率業(yè)務(wù)普及度低的問題。

　　綜合以上來看，低速率業(yè)務(wù)市場其實(shí)是最大的市場，低速率業(yè)務(wù)急需開拓，NB-IoT就是一種新的窄帶蜂窩通信LPWAN(低功耗廣域網(wǎng))技術(shù)，可以幫助我們解決低速率市場應(yīng)用的問題。

　　作為一項(xiàng)應(yīng)用于低速率業(yè)務(wù)中的關(guān)鍵技術(shù)，NB-IoT技術(shù)具備先天優(yōu)勢：

　　1>低成本：與LoRa相比，NB-IoT無需重新建網(wǎng)，射頻和天線基本上都是復(fù)用的。以中國移動(dòng)為例，900MHZ里面有一個(gè)比較寬的頻帶，只需要清出來一部分2G的頻段，就可以直接進(jìn)行LTE和NB-IoT的同時(shí)部署。低速率、低功耗、低帶寬同樣給NB-IoT芯片以及模塊帶來低成本優(yōu)勢。模塊預(yù)期價(jià)格不超過5美元。

　　2>低功耗：低功耗特性是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用一項(xiàng)重要指標(biāo)，特別對于一些不能經(jīng)常更換電池的設(shè)備和場合，如安置于高山荒野偏遠(yuǎn)地區(qū)中的各類傳感監(jiān)測設(shè)備，它們不可能像智能手機(jī)一天一充電，長達(dá)幾年的電池使用壽命是最本質(zhì)的需求。NB-IoT聚焦小數(shù)據(jù)量、小速率應(yīng)用，因此NB-IoT設(shè)備功耗可以做到非常小，設(shè)備續(xù)航時(shí)間可以從過去的幾個(gè)月大幅提升到幾年。

　　3>高覆蓋：NB-IoT室內(nèi)覆蓋能力強(qiáng)，比LTE提升20dB增益，相當(dāng)于提升了100倍覆蓋區(qū)域能力。不僅可以滿足農(nóng)村這樣的廣覆蓋需求，對于廠區(qū)、地下車庫、井蓋這類對深度覆蓋有要求的應(yīng)用同樣適用。以井蓋監(jiān)測為例，過去GPRS的方式需要伸出一根天線，車輛來往極易損壞，而NB-IoT只要部署得當(dāng)，就可以很好的解決這一難題。

　　4>強(qiáng)鏈接：在同一基站的情況下，NB-IoT可以比現(xiàn)有無線技術(shù)提供50-100倍的接入數(shù)。一個(gè)扇區(qū)能夠支持10萬個(gè)連接，支持低延時(shí)敏感度、超低的設(shè)備成本、低設(shè)備功耗和優(yōu)化的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。舉例來說，受限于帶寬，運(yùn)營商給家庭中每個(gè)路由器僅開放8-16個(gè)接入口，而一個(gè)家庭中往往有多部手機(jī)、筆記本、平板電腦，未來要想實(shí)現(xiàn)全屋智能、上百種傳感設(shè)備需要聯(lián)網(wǎng)就成了一個(gè)棘手的難題。而NB-IoT足以輕松滿足未來智慧家庭中大量設(shè)備聯(lián)網(wǎng)需求。

　　NB-IoT具備以上四大優(yōu)勢，是目前市場最看好的應(yīng)用前景。目前，它也有一定局限性，相較同類技術(shù)，藍(lán)牙、Thread、ZigBee三種技術(shù)已經(jīng)比較成熟，芯片成本方面具備絕對優(yōu)勢，另外對于無需實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用場景，NB-IoT技術(shù)尚不具備替代當(dāng)前成熟技術(shù)。

　　相對于傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)比較龐大，需要從縱向產(chǎn)業(yè)鏈和橫向技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)兩個(gè)維度多個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行分析。對于低功耗廣域網(wǎng)絡(luò)，從縱向來看，目前已形成從“底層芯片—模組—終端—運(yùn)營商—應(yīng)用”的完整產(chǎn)業(yè)鏈。其中，芯片在NB-IoT整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中處于基礎(chǔ)核心地位，現(xiàn)在幾乎所有主流的芯片和模組廠商都有明確的NB-IoT支持計(jì)劃。

　　華為收購公司Neul的芯片實(shí)現(xiàn)的比較早，已有測試樣片;高通的芯片在2016年四季度階段發(fā)布，而且高通的芯片是NB-IoT和eMTC雙模的芯片; Intel的芯片2016年四季度會(huì)提供第一批的芯片，但是主要是以測試為主，商用芯片也是在2017年年初發(fā)布;MTK的芯片也在研發(fā)當(dāng)中，2017年上半年會(huì)發(fā)布;中興微、大唐的芯片也都在研發(fā)當(dāng)中。

　　從橫向來看，產(chǎn)業(yè)鏈每一環(huán)節(jié)都有NB-IoT、LoRa、Sigfox、ZETA、Ingenu等不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的廠商存在。說到這些，不得不重提下之前的LPWAN，NB-IoT、LoRa、Sigfox、ZETA、Ingenu都是LPWAN的分支。像Lora、Sigfox等，屬于工作在非授權(quán)頻段的技術(shù)，這類技術(shù)大多是非標(biāo)、自定義實(shí)現(xiàn);而像GSM、CDMA、WCDMA等較成熟的2G/3G蜂窩通信技術(shù)是工作在授權(quán)頻段的技術(shù)，這類技術(shù)基本都在3GPP(主要制定GSM、WCDMA、LTE及其演進(jìn)技術(shù)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))或3GPP2(主要制定CDMA相關(guān)標(biāo)準(zhǔn))等國際標(biāo)準(zhǔn)組織進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)定義。

　　在底層芯片領(lǐng)域，NB-IoT技術(shù)的市場集中度會(huì)保持在50%以下，而在LoRa陣營中，目前射頻芯片供應(yīng)集中在Semtech一家廠商，占據(jù)絕大多數(shù)市場份額，從而形成大于80%的市場集中度;在模組環(huán)節(jié)，由于具備渠道、技術(shù)、規(guī)模的優(yōu)勢，很多NB-IoT模組的出貨量應(yīng)該掌握在原來擁有2G/3G/LTE模組產(chǎn)品線的廠商手中，無法形成較高的市場集中度，在LoRa模組群體中，原有廠商多為中小企業(yè)，在LoRa應(yīng)用越來越多的情況下，還有不少廠商入局，使得整個(gè)市場形成相對充分競爭狀態(tài)，市場集中度較低;運(yùn)營商環(huán)節(jié)，主流運(yùn)營商非常明確會(huì)部署并運(yùn)營NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，也就是說，未來的NB-IoT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營仍將集中在三大運(yùn)營商手里，所以這一領(lǐng)域的市場集中度為100%，而對于LoRa網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營來說，由于要滿足各類政企行業(yè)用戶多樣化的需求，將來可能會(huì)出現(xiàn)多種形式的運(yùn)營商，包括CLAA的跨地域云網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、行業(yè)級(jí)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商、企業(yè)私網(wǎng)運(yùn)營商等，因此市場集中度非常低。

　　總結(jié)來看，非常明顯的是NB-IoT的產(chǎn)業(yè)鏈上多個(gè)環(huán)節(jié)具有高度市場集中度，可以看出這一領(lǐng)域更多是巨頭主導(dǎo);LoRa產(chǎn)業(yè)鏈上芯片環(huán)節(jié)形成高度市場集中度，其他環(huán)節(jié)皆是大量參與者的形態(tài)。

　　目前NB-IoT市場炒作非常熱，產(chǎn)業(yè)鏈也包含了許多不同的硬件：芯片、模塊、終端設(shè)備等等，可以說給各個(gè)層面的企業(yè)及產(chǎn)業(yè)資本提供很大的機(jī)會(huì)，縱觀這些投資機(jī)會(huì)，Airiot覺得以下兩個(gè)創(chuàng)投領(lǐng)域非常值得關(guān)注：

　　1>傳感器

　　NB-IoT無疑促進(jìn)了物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，讓傳感器可以深入到細(xì)分市場，帶來巨大的商業(yè)機(jī)會(huì)。全球傳感器產(chǎn)業(yè)到2020年前后將擁有接近3000億美元的市場規(guī)模，而有券商認(rèn)為，中國企業(yè)將在這個(gè)千億級(jí)的傳感器市場中占有三分之一的份額，目前國內(nèi)高端傳感器掣肘該領(lǐng)域的發(fā)展進(jìn)程，因此發(fā)展空間巨大。

　　2>應(yīng)用

　　雖然底層硬件非常重要，但真正讓這些裝置發(fā)揮加值效果，體現(xiàn)數(shù)據(jù)的價(jià)值和利益分享的價(jià)值，還是需要為了特定服務(wù)目的開發(fā)的應(yīng)用軟件，這些更是未來巨大的市場，將為進(jìn)入該領(lǐng)域的業(yè)者和資本提供更大的機(jī)會(huì)。

　　相比面向娛樂和性能的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，NB-IoT面向低端物聯(lián)網(wǎng)終端，更適合廣泛部署，在以智能抄表、智能停車、智能追蹤為代表的智能家居、智能城市、智能生產(chǎn)等領(lǐng)域的應(yīng)用必將大放異彩。