所有产业的发展都需要经历一个周期,从前期技术的萌芽到媒体宣传再到技术的阵痛期,NB-IoT产业也不例外。经历了2017年的发展, NB-IoT产业已经逐渐跨过裂谷,进入发展快车道。

华为蜂窝物联网产品线副总裁刁志峰对国际电子商情表示:“我们看到,2017年很多NB-IoT行业应用开始部署和孵化;2018年将是一个规模上量的过程,NB-IoT的网络和连接量级将越来越大。据统计目前全球一共拥有36张NB-IoT商用网络,面积覆盖率是25%,人口覆盖率也才达到40%左右。随着今年NB-IoT市场需求的暴增,我们预计到今年年底全球的NB-IoT商用网络将会扩张到100张左右,面积覆盖率也将达到45%,且人口覆盖率也将突破65%。“

随着芯片以及终端等产业链上下游厂商都开始积极备战,2018年的连接数将会达到大几千万甚至上亿的需求,保守估计2020年至少会达到30个亿的连接终端,市场前景广阔。

NB-IoT芯片SOC化,2019年价格降低至1美金

如果你问终端厂商对NB-IoT最迫切的要求是什么,答案十有八九是降成本。2017年三大运营商都在积极推动芯片/模组价格的下降,通过补贴的方式让终端厂商获取可以接受的价格。2017年中国移动宣布提供物联网20亿元的专项补贴,其中针对NB-IoT模组芯片的10亿元补贴;中国电信也对高达50万片的NB-IoT模组进行招标,为每片NB-IoT模组补贴36元。

中国电信股份有限公司物联网分公司总经理赵建军表示:”经过一年的努力,我们的LPWAN技术在成本上开始接近市场能够接受的范围。对于终端和模组市场,2017年中国电信一直在致力于推动终端和模组价格的降低,截至目前,市面上的NB-IoT模组已经接近我们预期的5美金的水平,且随着更多应用的诞生和市场的发展,未来模组的价格将会越来越低,量大的话可能会降低到2-3美金左右,进而加速应用的普及。“

华为刁志峰同样说道:“2017年3月-4月份的时候,我们的NB-IoT模组价格是150元,而现在的价格已经降到了40-50块左右,在历史上从没有一个产业能够发展那么快,在短短一年之内将模组价格拉低得这么快。“

随着产业的带动,芯片模组厂商开始自下而上的推动成本的降低。据统计,业界已经有超过14家的主流芯片供应商,模组供应商也在成倍增加,移远、利尔达等模组厂商都已经开始批量出货,这必将加速2018年NB-IoT模组价格的下降。

”5美金的模组目标价格不适合中国国情,因为大家比对的是WiFi、GPRS模组的价格。所以按照我个人的预测,中国市场的NB-IoT模组目标价格是2-3美金,这将会推动NB-IoT芯片价格在2019年产业规模化后步入1美金时代。“上海移芯通信科技有限公司总裁熊海峰说道。

产业迫切的低价格需求给NB-IoT芯片设计带来新的挑战,必须在芯片的性能和成本之间找到平衡点,包括芯片架构、芯片功能定义、工艺和Foundry选择、外围电路和器件等方面都需要创新升级。

移芯熊海峰指出:“未来的NB-IoT芯片一定是芯片模组化、SOC化的发展趋势。如果我们接收端的性能做的足够好,DC/DC、FEM、SAW等外围电路是可以简化掉的,促使模组成本降低;另一方面是芯片架构的优化创新,可以将芯片核心功能固化、通信功能用硬件的方式固化,比如PSRAM和DSP也可以省掉。

ESMC-201804261625 图:上海移芯通信科技有限公司总裁熊海峰

移芯作为一家2017年2月成立的蜂窝物联网芯片新公司,第一款产品就瞄准了NB-IoT市场并推出EC616芯片。据了解,该芯片可以做到极简的外围电路,同时内部进行了架构优化,让芯片架构、功耗、量产能力得到很大的提升。

此外,熊海峰还提到了芯片设计的其他两个难点:第一,NB-IoT标准和产业发展迅速,芯片需在短时间内快速跟进标准,产品演化和迭代并迅速达到稳定成熟。这对芯片的频率性能指标、协议一致性、对各基站的兼容和稳定性提出很高的要求。

第二,要真正达到电池10年续航的低功耗,需要从芯片架构到实现以及实际应用进行全面优化设计。这些难点同样也是NB-IoT芯片的发展趋势,需要产业链玩家的共同努力,推动技术的成熟。

政策资金双推动,NB-IoT智慧城市项目规模化时代已来

NB-IoT的第一波应用是由政府层面推动的智能水气电表、智慧路灯、智能烟感等智慧城市项目。在智慧城市里面,像水电、燃气和一些抄表的业务,当前是整个NB-IoT应用当中发展最快的。据华为刁志峰透露,NB-IoT规模化应用的时代已经到来,公共事业(水电气抄表业务)的应用现在最少已经达到1500万的量级。

以我国NB-IoT/eMTC的模范试点城市鹰潭为例,据鹰潭市工业信息化委员会副主任苏鹏程透露:“鹰潭成为全国首个全域应用智能抄表的城市。鹰潭水务公司总用户13万,其中智能表总数为12.4万台,占95.5%,基于NB-IoT技术的物联网水表7万台。基于NB-IoT技术的物联网水表上线率达到99.34%,充分证明NB-IoT技术在深度覆盖和智慧水务方面的优势。”

苏鹏程颇为自豪地表示,鹰潭成为国内首个建成NB-IoT、eMTC两张网络全覆盖的城市:2017年三大运营商在鹰潭建成开通962个NB-IoT基站;江西移动在鹰潭率先开通eMTC基站,覆盖能力与NB-IoT相当,中国电信也已将鹰潭作为eMTC试点。

除了三表业务,鹰潭也在联合阳光照明、美的照明事业部等企业,大力推动智能路灯项目的发展,2017年已经有7000多盏智能路灯的布设。

在推动三表、智能路灯等NB-IoT智慧城市应用的过程中,也存在着很多痛点。例如三表业务存在并发、时延以及数据上报的成功率低等问题;智能路灯也面临着并发大、基站拥塞丢包、故障定位难以及客户平台重复下发命令等问题。

“对于智能路灯项目,批量控制的成功率是需要反向控制的物联网应用中非常关键的一个指标。对于路灯应用本身而言,该如何实现批量控制、自动化?休眠状态又该如何去做?此外还有“并发、基站拥塞以及故障定位难”这些问题需要解决,这些都是目前各大厂商广泛面临的问题” ,中国电信赵建军说道。

赵建军表示,“2017年通过与众多厂商的实践,我们已经积累了非常丰富的实战经验,形成了一套非常完整的优化/解决机制。目前,我们已在20多个省市实现了多方位“NB-IoT+三表”应用布局,同时也做到100多万的上线业务开展。”

值得一提的是,NB-IoT在共享单车等智慧交通也将会有千万量级的规模。“我们看到,政府部门对电瓶车监控的NB-IoT项目非常感兴趣,特别是公安交警系统积极响应。其实交通事故很大比例都是与电瓶车相关,在很多省份政府对电瓶车管控地非常严,希望把所有电瓶车都监控起来。我们知道电瓶车通常没有上牌,管理混乱,如果电瓶车撞到人后逃逸,是没有办法抓人的。如果给每个电瓶车安装NB-IoT监控器,就能实现定位查询、轨迹回放、预警布控等功能。今年华为将在郑州与政府合作实现100万电瓶车的监控。”华为刁志峰说道。

据了解,此前监控电动车也有RFID的方案。但从湖州市公安局的反馈来看,RFID标准未统一、有缝覆盖、厂商技术水平良莠不齐等问题严重制约其在公安管控、公共服务等方面的应用,也使系统基础设施建设成本居高不下,投资性价比难以提升。

相比之下,在基于NB-IoT的电动自行车监控系统中,外网侧平台改由运营商提供,然后以接口等方式通过VPN等加密路由传输到公安网控制中心。这一重要的改进促进了平台和标准的统一,易于二次开发和不同品牌产品的兼容;专业授权频谱的运营商网络具有更高的安全性,也降低了网络运维压力和建设成本。

随着产业的快速发展,NB-IoT的应用将由智慧城市向企业/行业应用推进。2018年,国际电子商情认为农业、工业等传统领域将涌现出更多借助NB-IoT进行数字化转型的创新应用。例如 “牛联网”应用,可以让奶农及时掌控奶牛的健康和产奶量,降低损失,增加收益。

智慧城市目前面临的问题是,水表、电表、气表以及路灯公司大都不愿意为NB-IoT这类新技术买单,采用新技术来改造原有格局的动力不足。相比之下,NB-IoT给传统行业的奶农等经营者带来的是实打实的利益,整个产业自发性地进行智能化升级意愿比较强,现在“猪联网”、“羊联网”也开始试用,农业或将成为下一个海量应用NB-IoT的传统行业。

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