风口上的技术：解密NB-IoT的前世今生

　　近年来，随着实体经济快速发展，人民生活水平持续提高，对网络数据传输速度的诉求也越来越迫切。国内主要三大运营商在国家政策三令五申之下，短短几年完成了从3G网络到4G网络的平滑升级，其网络速度和稳定性相比以前已经获得很大提升，解决了普通网民的移动网络痛点。不过，在商业领域，网络部署永远无法满足市场需求，因此，低功耗、广域覆盖(LPWA)的物联网NB-IoT技术标准应运而生。

　　2013年初，华为与相关业内厂商、运营商展开窄带蜂窝物联网发展，并起名为LTE-M;2014年5月，由沃达丰，中国移动，Orange，Telecom Italy，华为，诺基亚等公司在3GPP GERAN工作组立项，LTE-M的名字演变为Cellular IoT，简称CIoT;2015年4月，PCG(Project Coordination Group)会议上做了一件重要的决定：CIoT在GERAN做完SI之后，WI阶段要到RAN立项并完成相关协议;2015年6月，NB-IoT技术协议获得了3GPP 无线接入网(RAN)技术规范组会议通过;2015年9月，RAN#69次会议上经过激烈讨论，各方最终达成了一致，NB-CIoT和NB-LTE两个技术方案进行融合形成了NB-IoT WID，NB-CIoT演进到了NB-IoT(Narrow Band IoT)。从立项到协议冻结仅用时不到8个月，成为史上建立最快的3GPP标准之一。由此看出，国家顶层设计对该技术寄予厚望，市场对该技术也比较看好，诸多推手让该技术在当年可以顺利完成一致性并正式进入商用阶段。

　　客观来讲，NB-IoT技术是为解决当前市场痛点而被开发出来。根据网络数据传输速率不同，对物联网业务进行高速、中速、低速区分：

　　1>高速率业务：主要使用3G、4G技术，例如车载物联网设备和监控摄像头， 对应的业务特点要求实时的数据传输;

　　2>中等速率业务：主要使用GPRS技术，例如居民小区或超市的储物柜，使用频率高但并非实时使用，对网络传输速度的要求远不及高速率业务;

　　3>低速率业务：业界将低速率业务市场归纳为LPWAN(Low Power Wide Area Network)市场，即低功耗广域网。目前还没有对应的蜂窝技术，多数情况下通过GPRS技术勉力支撑，从而带来了成本高、影响低速率业务普及度低的问题。

　　综合以上来看，低速率业务市场其实是最大的市场，低速率业务急需开拓，NB-IoT就是一种新的窄带蜂窝通信LPWAN(低功耗广域网)技术，可以帮助我们解决低速率市场应用的问题。

　　作为一项应用于低速率业务中的关键技术，NB-IoT技术具备先天优势：

　　1>低成本：与LoRa相比，NB-IoT无需重新建网，射频和天线基本上都是复用的。以中国移动为例，900MHZ里面有一个比较宽的频带，只需要清出来一部分2G的频段，就可以直接进行LTE和NB-IoT的同时部署。低速率、低功耗、低带宽同样给NB-IoT芯片以及模块带来低成本优势。模块预期价格不超过5美元。

　　2>低功耗：低功耗特性是物联网应用一项重要指标，特别对于一些不能经常更换电池的设备和场合，如安置于高山荒野偏远地区中的各类传感监测设备，它们不可能像智能手机一天一充电，长达几年的电池使用寿命是最本质的需求。NB-IoT聚焦小数据量、小速率应用，因此NB-IoT设备功耗可以做到非常小，设备续航时间可以从过去的几个月大幅提升到几年。

　　3>高覆盖：NB-IoT室内覆盖能力强，比LTE提升20dB增益，相当于提升了100倍覆盖区域能力。不仅可以满足农村这样的广覆盖需求，对于厂区、地下车库、井盖这类对深度覆盖有要求的应用同样适用。以井盖监测为例，过去GPRS的方式需要伸出一根天线，车辆来往极易损坏，而NB-IoT只要部署得当，就可以很好的解决这一难题。

　　4>强链接：在同一基站的情况下，NB-IoT可以比现有无线技术提供50-100倍的接入数。一个扇区能够支持10万个连接，支持低延时敏感度、超低的设备成本、低设备功耗和优化的网络架构。举例来说，受限于带宽，运营商给家庭中每个路由器仅开放8-16个接入口，而一个家庭中往往有多部手机、笔记本、平板电脑，未来要想实现全屋智能、上百种传感设备需要联网就成了一个棘手的难题。而NB-IoT足以轻松满足未来智慧家庭中大量设备联网需求。

　　NB-IoT具备以上四大优势，是目前市场最看好的应用前景。目前，它也有一定局限性，相较同类技术，蓝牙、Thread、ZigBee三种技术已经比较成熟，芯片成本方面具备绝对优势，另外对于无需实时联网的应用场景，NB-IoT技术尚不具备替代当前成熟技术。

　　相对于传统产业，物联网的产业生态比较庞大，需要从纵向产业链和横向技术标准两个维度多个环节进行分析。对于低功耗广域网络，从纵向来看，目前已形成从“底层芯片—模组—终端—运营商—应用”的完整产业链。其中，芯片在NB-IoT整个产业链中处于基础核心地位，现在几乎所有主流的芯片和模组厂商都有明确的NB-IoT支持计划。

　　华为收购公司Neul的芯片实现的比较早，已有测试样片;高通的芯片在2016年四季度阶段发布，而且高通的芯片是NB-IoT和eMTC双模的芯片; Intel的芯片2016年四季度会提供第一批的芯片，但是主要是以测试为主，商用芯片也是在2017年年初发布;MTK的芯片也在研发当中，2017年上半年会发布;中兴微、大唐的芯片也都在研发当中。

　　从横向来看，产业链每一环节都有NB-IoT、LoRa、Sigfox、ZETA、Ingenu等不同技术标准的厂商存在。说到这些，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，属于工作在非授权频段的技术，这类技术大多是非标、自定义实现;而像GSM、CDMA、WCDMA等较成熟的2G/3G蜂窝通信技术是工作在授权频段的技术，这类技术基本都在3GPP(主要制定GSM、WCDMA、LTE及其演进技术的相关标准)或3GPP2(主要制定CDMA相关标准)等国际标准组织进行了标准定义。

　　在底层芯片领域，NB-IoT技术的市场集中度会保持在50%以下，而在LoRa阵营中，目前射频芯片供应集中在Semtech一家厂商，占据绝大多数市场份额，从而形成大于80%的市场集中度;在模组环节，由于具备渠道、技术、规模的优势，很多NB-IoT模组的出货量应该掌握在原来拥有2G/3G/LTE模组产品线的厂商手中，无法形成较高的市场集中度，在LoRa模组群体中，原有厂商多为中小企业，在LoRa应用越来越多的情况下，还有不少厂商入局，使得整个市场形成相对充分竞争状态，市场集中度较低;运营商环节，主流运营商非常明确会部署并运营NB-IoT网络，也就是说，未来的NB-IoT网络运营仍将集中在三大运营商手里，所以这一领域的市场集中度为100%，而对于LoRa网络运营来说，由于要满足各类政企行业用户多样化的需求，将来可能会出现多种形式的运营商，包括CLAA的跨地域云网络运营商、行业级网络运营商、企业私网运营商等，因此市场集中度非常低。

　　总结来看，非常明显的是NB-IoT的产业链上多个环节具有高度市场集中度，可以看出这一领域更多是巨头主导;LoRa产业链上芯片环节形成高度市场集中度，其他环节皆是大量参与者的形态。

　　目前NB-IoT市场炒作非常热，产业链也包含了许多不同的硬件：芯片、模块、终端设备等等，可以说给各个层面的企业及产业资本提供很大的机会，纵观这些投资机会，Airiot觉得以下两个创投领域非常值得关注：

　　1>传感器

　　NB-IoT无疑促进了物联网的产业生态，让传感器可以深入到细分市场，带来巨大的商业机会。全球传感器产业到2020年前后将拥有接近3000亿美元的市场规模，而有券商认为，中国企业将在这个千亿级的传感器市场中占有三分之一的份额，目前国内高端传感器掣肘该领域的发展进程，因此发展空间巨大。

　　2>应用

　　虽然底层硬件非常重要，但真正让这些装置发挥加值效果，体现数据的价值和利益分享的价值，还是需要为了特定服务目的开发的应用软件，这些更是未来巨大的市场，将为进入该领域的业者和资本提供更大的机会。

　　相比面向娱乐和性能的物联网应用，NB-IoT面向低端物联网终端，更适合广泛部署，在以智能抄表、智能停车、智能追踪为代表的智能家居、智能城市、智能生产等领域的应用必将大放异彩。