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NB-IOT前景及应用
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NB-IOT前景及应用

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一项技术标准从确立到成熟需要一个过程,而从成熟的技术标准转变为产业标准需要得到产业链上下游企业的共识和配合。NB-IoT走过了3年,这3年里聚集了很多人的憧憬和期盼,没有人知道NB-IoT市场在20192025的这6年间中国NB-IoT市场到底什么时候能够爆发。

据市场获悉,2017年海思推出Boudica120国内第一颗NB-IoT芯片至今,累积出货2000万颗,而其他国内NB-IoT芯片厂家总出货量不超过1000万颗,现实远远低于预期

相关分析指出,阻碍或者延后NB-IoT市场爆发的主要原因有四个方面:

1.NB-IoT网络覆盖有限

2017年工信部要求电信企业加大NB-IoT网络建设部署力度,到2017年底实现40万个NB-IoT基站部署,到2020年实现150万个基站部署。目前三家运营商已部署NB-IoT基站数近百万。其中,中国电信已建成全球最大的NB-IoT网络,NB-IoT基站数超过40万个,但相对2G/3G/4G网络,覆盖面还是非常有限,影响用户体验。

2.NB-IoT信息安全风险

物联网会让我们的生活变得便利和美好,但信息安全是提前。NB-IoT的发展让应用更加智能化的同时,也带来了信息安全风险,必须重视物联网中应用层到各端点的安全体系建立。NB-IoT信息安全体系的建立,需要整个生态系统中的所有参与者从网络设备、终端数据采集模块、数据传输和系统方案来一起解决和建立。NB-IoT信息安全体系的建立也需要时间和过程。

3.NB-IoT功耗还不理想

NB-IoT的主要优势之一是低功耗。当前的物联网产品上,大家普遍还是用2G模块,NB-IoT的功耗比2G略好一点,但在中等频率和高频率实时使用中并没有绝对优势,两者功耗没有明显差别,NB-IoT深度待机(PSM模式)的功耗和2G掉电模式差不多。以目前NB-IoT模块的功耗,电池待机时间根本无法支持长达10年,因此很多新的应用也起不来。

4.NB-IoT商用无人得利

即使运营商开启高频服务功能,每年NB-IoT资费可以提升到35-40元,虽然提升了物联网业务的ARPU值(每用户平均收入),但对于运营商的直接收入贡献还是非常有限的。假设以三大运营商共10亿连接数计算,最理想的资费情况下,40/ARPU值对应400亿元收入,相比现在三大运营商201814000亿元收入体量,NB-IoT资费收益依然不值一提。

NB-IoT单模模块成本摆在那里,对于模块企业来说已经无利可图,只好倒逼芯片厂商和元器件厂商。由于消费终端使用者买单的意愿并不强,NB-IoT需求的价格弹性很小,价格大幅下降,需求没有大幅增加,没有实现规模经济效益,整个产业链上无人得利,进一步影响NB-IoT市场推广。

NB-IoT市场应用

NB-IoT以其低功耗、容量大、高度可靠的数据传输、能够穿透建筑材料以及标准统一的无线网络让市场一致看好。同时,NB-IoT技术可以消除中间的数据收集器,按照固定的时间间隔直接传输数据,提高便利性和降低成本。

NB-IoT将广泛应用于智能抄表、消防系统、智能停车、车辆跟踪、物流监控、智慧农林牧渔业以及智能穿戴、智慧家庭、智慧社区、智慧城市等应用领域。下面是市场接受度最高的三个NB-IoT应用:

烟感器

烟感器是目前NB-IoT应用最匹配和应用最多的产品。

消防对楼宇的烟感器安装有要求,分布密集,导致走线难度高且成本大,NB-IoT能帮助解决这个问题。

NB-IoT支持海量连接,传感器实时检测烟雾,一旦烟雾浓度超标就会通过NB-IoT直接发送信息到后台。

NB-IoT低功耗,待机时间长,可降低安装和维护成本;另外信号穿透力强,可覆盖楼宇偏僻角落。

水气表

GPRS智能抄表解决了传统机械式水气表人工抄表的问题,NB-IoT又解决了GPRS智能抄表的弊端。

GPRS通讯基站用户容量比较小,功耗高,信号差,NB-IoT解决了这个问题。

在业务方面,水气表上报数据最多一天上报一次,有的甚至一个月上报一次,因此NB-IoT的工作模式非常适合这种业务模式。

NB-IoT抄表在功能上继承了GPRS功能的同时,比起2G/3G/4G有了50-100倍的接入数。这对于装表量比较密集的小区无疑是一个更好的选择。

智能锁

智能锁作为智能家居的入口产品,未来会成为每家每户必配的智能安防产品。

NB-IoT通过DRX(非连续接收)省电技术减少不必要的信令,并在PSM状态时不接受寻呼信息来达到省电目的,这样可以保障电池5年以上的使用寿命。

采用NB-IoT方案,无需网关或路由,智能锁终端仅需一跳直连运营商的基站,从而使联网智能锁在网络稳定性及安全性上更加有保障。

NB-IoT信号穿墙性远远超过现有网络,即便是传统网络信号不好的地方,NB-IoT网络可以高度可靠地通过数据传输实现随即密码

NB-IoT芯片厂商:

国内厂商:海思、紫光展锐(RDA)、台湾联发科、中兴微电子(00763)、上海移芯、创新维度、芯翼信息、松果电子、智联安、ASR、汇顶科技

国外厂商:高通(QCOM.US)、三星、Altair(ALTR.US)、思宽、Nordic(NAO.US)GCTRiot MicroCEVA(CEVA.US)

国内市场已经大批量出货的NB-IoT芯片厂商是海思、紫光展锐(RDA)、台湾联发科。国外NB-IoT市场目前主要采用高通平台,预计在未来,即使是国外,NB-IoT这一块市场一定会是中国芯片的天下

NB-IoT模块介绍

3115F-R采用海思Hi2115芯片设计,是一款超紧凑、高性能、低功耗的多频段NB-IoT 无线广域网通信模块,支持B5/B8/B20/B28 频段。其尺寸仅为16mm × 18mm ×2.0mm,能最大限度地满足终端设备对小尺寸模块产品的需求,同时有效地帮助客户减小产品尺寸并优化产品成本。3115F-R 在设计上兼容中国移动蜂窝物联网CBS1618 模组技术规范,模块已通过中国移动、中国电信接入难,可方便客户快速、灵活的进行产品设计和升级(如需咨询与索取规格书,请联系业务)。

业内人士认为,2016年是NB-IoT商用元年。如同过去十几年移动互联网渴望4G时代的到来一样,如今的物联网也无比渴望着一个深度覆盖强大的NB-IoT蜂窝物联网基础网。对未来越看好,如果NB-IoT市场导入期越长,那么参与到这个市场的芯片厂商就会越多。

芯片行业一般都认为最早切入市场很重要,但事实上谁最早达到经济规模才是最重要。经济规模是从现有生产技术条件出发,会有一个最优的生产规模,最优生产规模就是成本最低、盈利最大的生产规模。在国内NB-IoT市场,哪个芯片厂商最早达到经济规模,那么这个芯片厂商就将成为NB-IoT市场的最后赢家。

为了进一步论证这个结论,可以从下面四个方面来分析:

1.NB-IoT模块的未来主流还是单模

目前市场上有出现NB-IoT双模(NB-IoTGSM或者NB-IoTeMTC),还有提出NB-IoT三模(NB-IoT+GSM+eMTC)。据行业分析,未来物联网发展的主流还是NB-IoT单模,约占物联网市场的60%NB-IoT+eMTC双模可能会有一些少量细分市场应用。至于NB-IoT+GSM双模和NB-IoT+GSM+eMTC三模,以个人的判断,只会是一个过渡产品,不会有前景。

NB-IoT单模也分单频方案和多频方案,NB-IoT芯片是一样,但对应的射频前端芯片不同。从目前应用端的情况来看,单频方案的NB-IoT单模模块需求量和多频方案差不多,具体取决于运营商和NB-IoT模块终端应用。多频单模方案可以应对不同运营商,灵活度大;单频方案只能对应单一运营商。

2.NB-IoT应用支持海量连接,规模产生效益

NB-IoT具有10万用户/小区的海量连接特性,由于低频次、小数据包的传输应用场景,NB-IoT技术得到了优化。与2G 上行200KHz以及4G 180KHzPRB(物理资源块)带宽相比,窄带技术NB-IoT上行载波带宽仅为3.75/15KHz,等效功率大大提高,信道容量提升50-100倍。NB-IoT减小了空口信令开销,提升了频谱使用效率;基站采用独立的准入拥塞控制,以及终端的上下行信息存储,提高了信息传输的稳定性和可靠性。

NB-IoT物联网颠覆价值链和生态链,产业价值从连接层上移到平台层和应用层。目前NB-IoT市场的推动由运营商主导,有了规模才会有效益。2018年,中国移动终端公司发布了500万片NB-IoT单模模块采购招标;中国联通NB-IoT通信模块采购规模量为300万片;中国电信采取区域招标,其中江苏电信采购规模预计约为200万片基于海思芯片的NB-IoT模组。

3.NB-IoT模块的差异性不大

NB-IoT模块成为标准品后,在性能技术指标差异不大的情况下,拼的是模块价格与服务。性能指标的差异不是模块厂商主要决定的,而是NB-IoT芯片厂商决定,只要芯片厂商的性能技术指标差不多,模块厂家的性能技术指标就不会差到哪里去。

4.NB-IoT芯片的技术差异小,关键是功耗和成本

NB-IoT低速率、低功耗、窄带宽带来的是低成本。速率低就不需要大缓存、小缓存就可以支持芯片运行,对DSP的数据处理能力要求也降低;NB-IoTLTE提升20dB增益,相当于发射功率提升了100倍,因此对芯片RF设计要求相对也就低;因为窄带宽,不需要引入复杂的均衡算法,这些因素可以让NB-IoT芯片做得更小。NB-IoT对技术的要求并不高,远低于4G/5G芯片,NB-IoT芯片的主要竞争点是功耗和成本,这给中国芯片厂商提供了很好的机会,只要技术不是不断地迭代升级,而是聚焦在一两个点上,那么这是中国芯片厂商的擅长之处,NB-IoT芯片市场将是中国芯片厂商的市场,未来中国NB-IoT芯片和模块都将主导全球市场。