隨著2020年7月3GPP 5G技術在ITU-R WP5D會議上式被接受為ITU IMT-2020 5G技術標準，NB-IoT被正式納入全球5G標準。這也意味著，由中國產業鏈主導的NB-IoT在實踐中獲得了全球產業鏈的廣泛認可與支持，成為了5G的重要組成部分。
NB-IoT歷史知多少？
NB-IoT是英文Narrow Band Internet of Things的縮寫，中文釋義為窄帶物聯網，它是由3GPP組織開發的為大范圍蜂窩網與設備服務的低功耗廣域網絡（LPWAN）廣播技術，這種窄帶射頻技術使用的是License頻段，可采取帶內、保護帶或獨立載波等三種部署方式。
圖 | NB-IoT 發展歷程，信息源：長城證券研究所
眾所周知，NB-IoT最早是由華為和Vodafone共同提出的（2014年5月），當時被稱為窄帶技術NB M2M，而后又進化成NB-CIoT；2015年7月，Nokia、Ericsson、Intel提出了NB-LTE技術；2015年9月，在3GPP的第69次RAN全會上，NB-CIoT和NB-LTE這2種技術規范合并為NB-IoT；2016年6月，NB-IoT獲得國際組織3GPP通過，標志著NB-IoT商用化開始；接下來最重要的里程碑就是上文中提及的NB-IoT納入5G標準了。
從時間角度來看，NB-IoT從首次提出至今不過7年時光，而根據數據統計顯示，截至目前，全球已經有71個國家投資建設了129張移動物聯網，其中NB-IoT網絡達到93張，絕對可以用 “發展迅猛”來形容了。
2G即將“退群”，NB-IoT落地加速
小伙伴們可能要問，這些NB-IoT網絡到底落地何處？又是有哪些因素在驅動NB-IoT不斷向行業滲透呢？這一系列的問題，筆者在2021年4月22日舉辦的智“繪”新物聯 共“贏”新機遇NB-IoT國產化物聯網方案——技術發展高峰論壇上找到了答案。
這些NB-IoT網絡到底落地何處？
來自運營商的聲音
中移物聯網智能模組部市場總監王超表示，“如果將物聯網根據傳輸速度來劃分，可以分為低速、中速以及高速。其中，高速（速率大于10Mbps）主要應用在視頻監控以及車載娛樂方面，市場占比10%；中速（速率在1Mbps和10Mbps之間）主要應用在智能穿戴、智能POS以及IoT網關方面，市場占比30%；而剩下的60%均是低速市場（速率小于100Kbps），需要滿足低功耗和廣覆蓋的需求，應用領域包括智能表計、物流追蹤、智能停車、智能路燈、環境監測等領域。原本負責覆蓋這些移動性及時延要求不高、數據量小、對低功耗有要求的場景的通信技術是2G。但自從NB-IoT技術出現后，我們從技術參數的角度發現，NB-IoT在覆蓋廣度、低功耗和連接數方面都比2G要來的強（根據測試結果顯示，NB-IoT的覆蓋廣度是164dB，而2G是144 dB；NB-IoT的休眠態功耗小于5μA，待機態功耗小于1mA，而2G的關機態功耗約60μA，待機態功耗約2mA；連接數方面，NB-IoT比2G/3G/4G有50~100倍的上行容量提升，但小區容量超5萬），因此它被認為是國內市場中繼2G技術之后低速物聯網市場業務的主要承載技術。”
分享者：中移物聯網智能模組部市場總監王超
“就以中國移動為例，我們整體的物聯數量是6.8億，70~80%是2G的業務，可能隨著2G退網的趨勢發展，未來百分之70~80%會向NB-IoT遷移，剩余20~30%則向Cat.1遷移。” 王超補充道。
關于具體的落地情況，除了運營商方面的信息，還有來自產業聯盟以及大量物聯網終端廠商的聲音，比如天津速越、金卡智能、寧波水表和正泰儀表。
來自產業聯盟的聲音
分享者：5G物聯網產業聯盟解運洲
5G物聯網產業聯盟解運洲從產業發展的角度解析了NB-IoT的發展趨勢以及需要重點關注的問題，他表示，“5G不只是高速網絡，還有低功耗廣域網，從演進趨勢來看，NB-IoT、LTE Cat.1 bis、LTE Cat.4、5G Sub-6GHz將形成階梯覆蓋，主宰未來幾年的蜂窩物聯網發展趨勢，而這個趨勢就是芯片、通信模組、解決方案和智能終端的集成度會越來越高。芯片端，除了基礎功能Modem，SoC將根據場景需求集成越來越多的功能，這將逐步壓縮通信模組的技術空間，向交鑰匙方向一步步滲透；通信模組端，可整合的外圍器件越來越少，SiP封裝在逐步挑戰屏蔽罩的霸主地位，受此因素影響，模組商不得不在差異化方面下苦工；解決方案端，對行業的理解不同，解決方案的實現也不盡相同，既要產品穩定、功能豐富，還不能太貴，在行業內成熟前依賴技術創新實力，在規模化后依賴加工配套能力；智能終端，價格壓力逐步傳導至整個產業鏈，剪刀差的大小是驗證其客戶服務能力的一大指標。在這些大趨勢下，NB-IoT將不斷融合其他技術推陳出新，例如NB-IoT+GNSS、NB-IoT+TEE SIM、NB-IoT+GPRS等組合。”
關于NB-IoT的落地覆蓋量，解運洲提到，“2020年NB-IoT連接數規模新增6000萬，LTE Cat.1新增1500萬。預計到2021年，NB-IoT和LTE Cat.1連接數新增將分別達到1億和5000萬?！?/p>
來自智能終端廠商的聲音
分享者：天津速越總經理董勝龍
天津速越科技有限公司總經理董勝龍表示，“目前國內物聯網燃氣表推廣數量超過100萬的企業有7家，排名是華潤燃氣（總用戶數2600萬）、港華燃氣（總用戶數3100萬）、新奧能源（總用戶數1100萬）、中國燃氣（總用戶數3600萬）、北京燃氣（總用戶數644萬）、上海燃氣（總用戶數689萬）以及深圳燃氣（總用戶數380萬），從數量對比可以看出，智能燃氣表滲透率不足，市場空間還很廣。除了計量表計外，2020年末，我國城市燃氣管道已達100萬公里左右，閥井約400多萬，對于門站、閥井、調壓設備、儲運裝置等關鍵環節的安全管控和應用檢測，是更大的新增市場空間?！?/p>
關于面臨的問題和機遇，董勝龍更是坦言道，“國家政策的引導、B端客戶發力推廣以及終端用戶愿意強烈是機遇所在，但我們還面臨著通信覆蓋不足、網絡容量有限以及終端能耗高企等問題，以網絡容量為例，一個扇區12個用戶的容量根本不夠，對于芯片廠商而言，摳那幾個dB意義沒那么大，解決功耗問題才是重中之重。不過，對于NB-IoT真正的優化不應該只是器件級的，更要協議級別的優化，才能支撐低速物聯網在燃氣表行業的健康成長?！?/p>
分享者：金卡智能市場部副總監馬立波
關于NB-IoT在智能燃氣表市場的表現，作為整個智能燃氣表從IC卡到Lora、GPRS，再到NB-IoT演變的親歷者，金卡智能市場部副總監馬立波表示，“燃氣行業運營的需求催生了NB-IoT產業的發展，在我們業內有一個有趣的總結，什么人最適合抄表？強壯的男子不合適，漂亮的姑娘不合適，唯有中老年婦女最合適，而今天唯有NB-IoT技術最合適。根據預測，2021年我國NB-IoT智能燃氣表市場將達到3000萬臺規模。”
分享者：寧水集團技術總監陳偉
除了燃氣表，我們再來說說水表，水表從最初的機械水表，經過智能水表1.0、智能水表2.0的變化，如今已發展成一個多技術融合終端。對此，寧水集團技術總監陳偉表示，“智能水表國內的占有率是30%，還有很大空間，而寧水集團智能水表的營收份額是57%，這意味著我們的智能化率是相對高的。在通信方式方面，我們的設備涵蓋RS485、Mod-Bus 、自組網、LoRa、GPRS、NB-IoT以及卡類（TM、IC、低頻、高頻）等，而我們的統計數據表明，NB-IoT的占有率正從2019年起不斷攀升?！?/p>
分享者：正泰儀表市場部副總監王春生
此外，站在能源管理側的角度，正泰儀表市場部副總監王春生表示，“目前國內能源管理的現狀是：三表集采難、故障發現不及時、能源管理缺失（比如戶用光伏發電并網的監管）、電動車充電無人監管，而用了NB-IoT后可以得到部分解決。”
他提出，通過NB-IoT通信網絡將用戶管理的電能表、水表、燃氣表及其他智能設備組成一個局域物聯網，能夠更好地獲取用戶生活中電、水、氣等相關數據，實現收費結算、設備檢測、異常上報、用能分析和管理等功能。
哪些因素在驅動NB-IoT不斷向行業滲透？
芯翼信息科技CEO肖建宏博士告訴筆者，“NB-IoT是一個廣域物聯網，對于藍牙、WiFi，大家都知道涂鴉上市，這是一個典范，1000億人民幣市值，廣域物聯網的空間更大，相當于海洋與陸地的關系。我們做了一個測算，如果芯片順利發展，到 2025年NB-IoT將達到1500億以上的規模。究其原因，NB-IoT網絡的下沉一方面得益于產品設計的改進，比如性能的提高、功耗的降低，另一方面是受到產業活動的推動，比如中國移動，而芯片公司是出于最底層的，是做磚頭的，建高樓大廈還要靠運營商。”
分享者：芯翼信息科技CEO肖建宏博士
筆者認為肖總口中的高樓大廈即指NB-IoT網絡的普及，包括基站的建設等。根據天津速越總經理董勝龍分享的數據，“目前我國已建成NB-IoT基站總量超過85萬個，其中中國電信40萬+個，中國移動35萬+個，中國聯通10萬-個”。
另根據中移物聯網智能模組部市場總監王超分享的數據，“在NB-IoT網絡建設上，中國移動已實現了全國346個城市、鄉鎮以上區域的NB-IoT網絡連接覆蓋，擁有超70萬的NB建站資源，目前已開通超35萬站，今年還規劃了5萬按需建站資源，為NB-IoT加碼?！?/p>
基于這些網絡的覆蓋，各行各業的終端廠商開始著手設備智能化的更新換代。而NB-IoT要真正鋪展開來一定是“技術+政策+產業”的驅動，才會有商用爆發的一天。上面我們講了產業策的驅動，下面我們再來分析一下政策以及技術的驅動。
政策側，比如住建部發文表示新裝住宅需要強制安裝煙感；比如水表行業十四五規劃剛要中要求NB-IoT（5G）技術作為水表自動抄表等場景的重點應用技術；再比如2020年5月工信部發布《關于深入推進移動物聯網全面發展的通知》，總體目標是推動2G/3G物聯網業務遷移專網，提出建立NB-IoT（窄帶物聯網）、4G（含LTE-Cat.1）和5G協同發展的移動物聯網綜合生態體系等。
針對煙感行業的這一改變，解運洲表示，“2020年只能煙感有500萬的規模，到2021年有望突破1000萬?！倍醭侵毖?，智慧消防是中移物聯網智能模組部今年的主攻方向。
對于這一強制安裝政策，芯翼信息科技高級副總裁李劍解釋道，“商業寫字樓煙感是必須要裝的，民用很多是毛坯房，里面原來是有的，業主進去直接打掉了重新裝修，自己可能感受不到，但是其實是要有的，交房的時候開發商要提供的，智慧消防不光是煙感，還有滅火器等?！?/p>
分享者：芯翼信息科技高級副總裁李劍
技術側，我們將其與價格相聯系，從解運洲的分享中我們可以看到，2020年NB-IoT通信模組售價20元以上的，在市場中占比約60%。根據他的預計，到2021年，這一比例將下降到約30%。這意味著NB-IoT通信模組的價格將隨著時間的推移不斷下滑，直至市場平衡價的出現。
試問，價格下滑的背后是什么？答案是市場充分的競爭，而競爭的結果是NB-IoT模組的全面國產化。
根據金卡智能市場部副總監馬立波的分享信息顯示，目前NB-IoT智能終端已實現全面國產化，包括芯片、模組、電池以及基站等多方面。他還分享了具體的國產化廠商信息：
芯片：華為海思、聯發科、紫光展銳、芯翼信息、移芯通信以及智聯安等
模組：有移遠、中移、有方、利爾達、美格、廣和通、高新興等
基站：華為、中興、大唐移動等
電池：億緯、昊誠等
就最底層的芯片國產化，芯翼信息是NB-IoT芯片行業第二梯隊的新秀廠商。芯翼信息科技高級市場總監祁衛表示，“芯翼信息成立于2017年3月，自2018年發布全球首款CMOS PA的NB-IoT SoC XY1100后，在2019年通過了三大運營商的入網入庫測試，芯片進入大規模量產狀態。2020年下半年XY1100又通過了智能氣表、智能水表行業頭部客戶嚴苛的認證測試，在終端產品中大規模落地發貨，月出貨量超百萬。此外，XY2100將在今年下半年預發布，針對金融行業追蹤推出的X3100將在明年下半年量產，更高級別的XY5100正處在預研階段，但標準還沒出來，因此推出日期還未定?！?/p>
而根據應用側的反饋，XY1100的性能還是非常強大的。金卡智能市場部副總監馬立波表示：芯翼的XY1100已經過下游廠商金卡的魔鬼級產品導入測試，抄表成功率99.68%，部分不成功是用戶把電池摳掉了。寧水集團技術總監陳偉表示：寧水集團在上海臨港新區安裝了一批基于芯翼XY1100的水表，在2月至4月數據上傳率平均為99.41%。正泰儀表市場部副總監王春生也表示：基于芯翼XY1100的NB-IoT智能電表檢測準確率在99.5%左右。
總結：市場需求、政策導向、行業挖掘以及中國芯等技術的精進，正不斷驅動NB-IoT技術向應用領域滲透。
寫在最后
在筆者看來，落地加速的背后是NB-IoT在 LPWA 場景下擁有LoRa及SigFox等技術無可替代的優勢。今天的NB-IoT已成為5G的先行者，為5G to B積累經驗。
至于上面提到的NB-IoT將替代80%的2G市場一事，遷移速度不會太快，原因有三：第一，很多傳統應用本身在2G上跑的很好，規模很大，讓所有的用戶向NB-IoT上遷移有一個過程；第二，目前企業沒有一個明確2G退網的時間表，可能對網絡還存在觀望；第三，NB-IoT芯片側生態還不夠成熟，預計除了傳統大的芯片廠外，將來會涌現一批大的行業垂直芯片公司。