基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)(Narrow Band Internet of Things, NB-IoT)成為萬物互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的一個重要分支。NB-IoT構(gòu)建于蜂窩網(wǎng)絡(luò)，只消耗大約180KHz的帶寬，可直接部署于GSM網(wǎng)絡(luò)、UMTS網(wǎng)絡(luò)或LTE網(wǎng)絡(luò)，以降低部署成本、實(shí)現(xiàn)平滑升級。

    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)兩個維度多個環(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。

    而其中，芯片在NB-IoT整個產(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。

    智研咨詢發(fā)布的《2018-2024年中國NB-IoT行業(yè)深度分析與發(fā)展前景預(yù)測報(bào)告》顯示，NB-IoT的技術(shù)優(yōu)勢是覆蓋廣、功耗低，而實(shí)現(xiàn)這兩個目標(biāo)的關(guān)鍵在于終端芯片。它是整個產(chǎn)業(yè)鏈的核心技術(shù)難點(diǎn)所在，它需要芯片廠商有深厚的技術(shù)積累和巨大的資源投入。而芯片一旦達(dá)到成熟商用條件，則可以批量發(fā)貨并對整個產(chǎn)業(yè)下游的應(yīng)用創(chuàng)新起到巨大的推動作用。

NB-IOT生態(tài)鏈

資料來源：公開資料整理

    一、國家政策大力支持NB-IoT

    物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展將是十三五信息化發(fā)展中的重要一環(huán)，工信部先行對NB-IoT有具體要求規(guī)劃。2017年6月，工信部發(fā)文明確提出2017年末基站規(guī)模達(dá)到40萬個，連接總數(shù)超過2000萬；2020年NB-IoT基站規(guī)模達(dá)到150萬個，連接總數(shù)超過6億。

2016年下半年以來物聯(lián)網(wǎng)政策頻繁落地

    二、三大運(yùn)營商均將完成NB-IoT全網(wǎng)覆蓋

    三大運(yùn)營商中，中國電信暫時(shí)領(lǐng)跑NB-IoT網(wǎng)絡(luò)建設(shè)：截止到2017年6月，中國電信已完成800M NB-IoT全網(wǎng)覆蓋，并在多個城市宣布NB-IoT網(wǎng)絡(luò)的商用；中國聯(lián)通、中國移動均計(jì)劃完成NB-IoT全網(wǎng)覆蓋。

三大運(yùn)營商N(yùn)B-IoT進(jìn)展

    三、eMTC部署逐步推進(jìn)

    國內(nèi)三大運(yùn)營商也在積極推進(jìn)eMTC部署：中國移動2017年6月宣布同步推進(jìn)NB-IoT和eMTC；中國聯(lián)通計(jì)劃三季度進(jìn)行eMTC現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)，四季度適時(shí)部署eMTC網(wǎng)絡(luò)；中國電信2017年下半年開展eMTC驗(yàn)證測試，2018年實(shí)現(xiàn)商用部署。

三大運(yùn)營商eMTC網(wǎng)絡(luò)部署進(jìn)展

資料來源：公開資料整理

    未來低、中、高速率連接需求將分別占IoT連接數(shù)60%、30%、10%。具體而言，對于車聯(lián)網(wǎng)、視頻監(jiān)控、遠(yuǎn)程醫(yī)療等高速率物聯(lián)接入場景，選擇4G/4.5G/5G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)接入；可穿戴設(shè)備、銀行POS 機(jī)等中等速率需求場景選擇eMTC/GPRS等接入方式；而如能源抄表、氣象、環(huán)保監(jiān)測、智能停車等低速率、低移動性業(yè)務(wù)場景，將以NB-IoT/LoRa/Sigfox 等廣域覆蓋及藍(lán)牙、ZigBee 等短距離接入方式為主。

低速率LPWA 場景將占物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)60%

    運(yùn)營商積極推動NB-IoT 和eMTC 首先是基于主導(dǎo)權(quán)和部署成本的考慮。一方面，相比于非蜂窩網(wǎng)演進(jìn)的Sigfox 與LoRa，NB-IoT 與eMTC 都工作在授權(quán)頻段，在避免其他無線信號干擾的同時(shí)，其建網(wǎng)運(yùn)營的權(quán)利牢牢掌握在運(yùn)營商手中。另一方面，NB-IoT 與eMTC 作為基于LTE 演進(jìn)的低功耗廣域覆蓋技術(shù)，可與LTE 基站結(jié)合，共享部分基帶、射頻和天線，具有顯著的部署成本優(yōu)勢。

    從具體技術(shù)指標(biāo)和性能來看，NB-IoT 與eMTC 針對不同場景，優(yōu)勢互補(bǔ)。NB-IoT 相當(dāng)于把LTE壓縮到極限，犧牲傳輸速率和移動性，追求低成本和低功耗，最典型的應(yīng)用場景是遠(yuǎn)程抄表、公共設(shè)施監(jiān)控、智能停車等。eMTC 優(yōu)勢在于速率較高、支持移動性、支持VoLTE 語音等，典型應(yīng)用場景包括物流信息跟蹤、可穿戴設(shè)備等。

NB-IoT、FDD eMTC、TDD eMTC 主要技術(shù)性能對比

    選擇基于蜂窩演進(jìn)技術(shù)路線未來可逐漸與5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)相協(xié)同。對于NB-IoT 而言，從本質(zhì)上看類似在某些方面進(jìn)行簡化和改進(jìn)的LTE FDD，可看作在同一個物理網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)的兩個邏輯網(wǎng)絡(luò)， NB-IoT 系統(tǒng)可由LTE FDD 系統(tǒng)經(jīng)過軟件升級而成，在無線側(cè)可共用硬件平臺，即便新建NB-IoT 系統(tǒng)也可以為LTE FDD 做出功能預(yù)留。eMTC 可直接基于TD-LTE 或LTE FDD 網(wǎng)絡(luò)通過軟件升級完成。整體而言，在進(jìn)行NB-IoT 物聯(lián)網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)時(shí)，需著眼未來網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，提前考慮與未來的LTE FDD、eMTC、TD-LTE 與LTE FDD 融合，以及5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)協(xié)同。

NB-IoT 建設(shè)及網(wǎng)絡(luò)融合演進(jìn)路線

    對我國而言，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)更可能選擇以NB-IoT 為主，eMTC 為輔，LoRa 等其他形式作為補(bǔ)充。首先在技術(shù)主導(dǎo)權(quán)方面，中國是最早開始NB-IoT 研究的國家之一，華為是NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)的主導(dǎo)者之一。2014 年5 月華為與沃達(dá)豐共同提出基于窄帶的機(jī)器交互技術(shù)NB-M2M，后來與高通提出的NB-OFDMA 融合成NB-CIoT，2015 年NB-CIoT 和愛立信主導(dǎo)的NB-LTE 共同提交3GPP，同年12 月歷經(jīng)幾次改名和技術(shù)演進(jìn)，最終各方達(dá)成一致，命名為NB-IoT 并于2016 年6月正式凍結(jié)NB-IoT 規(guī)范，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的凍結(jié)意味著NB-IoT 正式開啟商用進(jìn)程。

    據(jù)2018 年2 月GSA 發(fā)布的《3GPP IoT Networks Global Status》，截至2018 年1 月6 日，全球范圍內(nèi)共有91 家運(yùn)營商在52 個國家投資NB-IoT，34 家運(yùn)營商投資eMTC；其中39 張NB-IoT網(wǎng)絡(luò)和9 張eMTC 網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)商用，另外各有52 張NB-IoT 和25 張eMTC 網(wǎng)絡(luò)正在測試。整體而言，NB-IoT 在中國和歐洲更受青睞，而eMTC 在北美發(fā)展更為成熟。截至2017 年底，全球運(yùn)營商共部署50 萬個NB-IoT 基站。

NB-IoT 標(biāo)準(zhǔn)制定過程

    在實(shí)際應(yīng)用場景方面，NB-IoT 與eMTC 都是基于原有LTE 改進(jìn)的技術(shù)，就像蜂窩網(wǎng)技術(shù)誕生的雙胞胎，兩者應(yīng)用場景有一定重疊但也有互補(bǔ)。隨著2016 年NB-IoT 協(xié)議凍結(jié)時(shí)業(yè)界基本達(dá)成一致意見，不再新增系統(tǒng)帶寬低于1.4MHz 的eMTC 終端類型和系統(tǒng)帶寬高于200KHz 的NB-IoT 終端類型，未來NB-IoT 和eMTC 將在各自能提供的速率、成本、移動性等指標(biāo)基礎(chǔ)上找到適用場景。

    綜合以上考慮，伴隨國家政策推進(jìn)，NB-IoT 由于適合公共事業(yè)、智慧城市等B 端應(yīng)用場景，成為現(xiàn)階段低功耗廣覆蓋網(wǎng)的主要選擇，迎來產(chǎn)業(yè)爆發(fā)前夜；而eMTC 目前芯片成本相對高于NB-IoT，但傳輸速率更高，且能支持語音傳輸?shù)菴端消費(fèi)類場景，將會在NB-IoT建設(shè)偏后期受到更多關(guān)注；LoRa 技術(shù)作為運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充，或許會在企業(yè)級市場找到自己的位置。

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