5G NB-IoT、LTE、5G NR组建的新CIoT

也许你一直向往科幻片中处处都是智能化的世界,其实从技术的角度分析,这一切的基础都需要建立在万物互联的基础上。也就是说,万物都连接到网络,是通往智慧世界的关键。那么,我们应该用什么技术连接?摆在千行百业面前的有5G、5G NB-IoT、4G、2G、Wi-Fi、Zigbee、蓝牙、有线等。

我们发现,包含了5G NR(新空口)、LTE(Cat.1等)、5G NB-IoT在内的蜂窝物联技术组合的新CIoT,正表现出越来越强大的竞争力。进入2020年,5G规模商用,中国已经建成超48万5G基站;5G NB-IoT连接数在年初2月就达到1亿、向2亿迈进;三大运营商都在发力LTE Cat.1,应对中速率场景应用需求。

Strategy Analytics此前发布的《物联网蜂窝连接按空中接口和垂直行业划分》报告显示,到2025年,5G连接数量将增长至所有物联网连接数总量的三分之一,其中蜂窝物联网连接数将增长到23亿。

展望未来,我们认为,新CIoT在覆盖、性能、安全、性价比、全生命周期成本、生态、全场景、技术演进方面更具优势,可以说是千行百业数字化的最佳选择。特别是在国家提出发力新基建计划后,未来物联网更应该是全连接的智能网络,新蜂窝物联网将占据主导地位。

那么,新CIoT为何被称为是未来物联网世界最强组合的?是否能加速面向智能社会的多种物联网关键应用部署?又如何持续“乘风破浪”?

5G NB+LTE+5G NR:移动物联网关键使能技术

从技术层面来看,移动物联网整体架构分为三个层面,5G NB-IoT提供海量连接,服务低速率场景,LTE服务中速场景,5G NR服务高速场景。这些技术可谓新CIoT技术组合,性能远超传统2G、3G物联技术。

据GSMA和CounterPoint预测,在移动物联网技术发展趋势方面,5G NB-IoT、4G LTE、5G NR物联技术的连接数将快速增长。传统的2G、3G物联技术,将伴随着移动技术的迭代,及运营商退网政策的不断实施逐渐迁移到新蜂窝物联网。

从技术角度看,蜂窝物联技术具有三大核心优势:第一,即插即用,网络高可靠性,如白电应用Wi-Fi仅有18%联网率,而5G NB-IoT可以实现99%的联网率。第二,极高安全性,蜂窝物联技术实现工艺、终端、空口、网络的端到端安全。第三,在物联设备全生命周期内(一般5-10年),蜂窝物联技术由于在运营运维方面具备可视可管可维可控的优势,所以综合成本最优。

具体来看,5G NR作为未来高性能的移动网络技术,为蜂窝物联网技术的发展赋予最为强悍的能力——高速率、低时延、高可靠性等,推动千行百业数字化。同时,LTE Cat.1异军突起,补位eMTC,支撑中速率场景。

今年,各行各业越来越重视5GNB-IoT这个广覆盖、低成本、低功耗、高安全的物联网连接技术。以表计业务为例,

在覆盖方面,据3GPP定义,NB-IoT相比现有2G覆盖要增强20dB;在低功耗方面,NB-IoT一块电池可用多年(一些场景可用10年);在容量方面,NB-IoT综合频谱效率是2G的6倍;在安全方面,NB-IoT基于标准3GPP AKA/DTLS流程进行网络层/传输层认证,随机数、认证结果长度均符合标准及业界要求,可以有效杜绝这些风险。

从网络角度看,目前,我国已有数百万个4G基站、超70万NB-IoT基站以及超过48万5G基站,蜂窝基站数量冠绝全球。

从生态角度看,中国蜂窝物联网产业已走过发展初期阶段,实现了生态繁荣和多层次多场景应用。其中,5G NB-IoT具有高性价比优势,模组价格已低于2G。众所周知,5G NB-IoT芯片/模组生态繁荣,模组价格已低于2G,3年走完2G物联10年路程。其中,广和通在此前推出的NB-IoT模组推广价格降到了9.9元。该价格不仅低于2G模组价格,更是直逼Wi-Fi模组价格。

比如在芯片方面,NB-IoT芯片厂商数量庞大,包括高通、海思、Intel、联发科、紫光展锐等企业,为NB-IoT多种场景发展未来提供了坚实支撑。在模组方面,NB-IoT模组包括上海移远通信、中移动物联网、利尔达科技、广和通、骐俊物联、方有、四川爱联等企业。

可以预见,拥有深厚的技术、生态和网络基础的5G NR、LTE、NB-IoT等新CIoT技术,可以携手支撑万物互联的智能世界实现。那么,在物联关键应用领域,移动物联技术表现如何?

详解三大细分应用:

蜂窝物联实践优势显著

从移动物联网市场应用角度看,NB-IoT的表现格外抢眼。NB-IoT经过4年多发展,已经带动中国蜂窝物联快速上量,海外呈现规模辐射态势。今年1月NB-IoT达到全球连接过1亿,2月在中国市场连接达到1亿。

据悉,目前中国NB-IoT在水表、气表、烟感、电动车4个行业实现千万级连接应用;在白电、路灯、停车、农业、门锁等7个行业实现百万级连接应用。而多个新兴应用,支撑NB-IoT连接数快速增长。

值得一提的是,以NB-IoT为代表的蜂窝物联应用在海外呈现规模辐射态势。沃达丰提供Global Supply Chain服务、UK森林监测、匈牙利部署智慧停车等业务;泰国AIS运营商与海尔开展共享空调业务,在Samui岛开通NB-IoT智慧路灯等业务。

这些业务不仅提升生产效率,节约社会能源,提升生产效益,同时也便利人民群众的生活。我们再从三大核心行业细分角度分析,以NB-IoT为代表的蜂窝技术的确极具竞争力。

第一,在智能表计行业,NB-IoT占据主流,连接数已突破千万规模,其中水表、燃气表纷纷突破1000万连接规模,并产生巨大社会效应。

比如鹰潭 NB-IoT 智能水表应用不仅实现智能水表上线率达99.89%,更是实现水管泄露检测失误率从20%降到12%,每年节水达200万吨。在智能气表方面,中国城市燃气协会发布的《基于NB-IoT技术的智能燃气抄表系统》文件,确保了智能气表市场未来发展。

在智能电表方面,2020年海外NB-IoT智能电表发展迅速,其中瑞典运营商Telia&Ellevio在2020年到2023年将实现智能电表90万;运营商E.ON&Landis+Gyr在2020年到2024年实现智能电表100万;运营商Eltel&Vattenfall在2020年到2022年实现智能电表100万。在沙特阿拉伯,运营商Mobily在千万电表改造中,750万个电表采用NB-IoT电表。

第二,在2G、3G物联业务替代市场,NB-IoT实现传统蜂窝物联行业加速升级。

传统2G头部应用对业务替代核心诉求主要集中在时延、移动性、广覆盖、安全四个方面。我们前面已经分析过,LTE及5G NB-IoT具备更好的覆盖、更优的时延、更可靠的安全、更大的容量,可以替代2G物联应用。

具体而言,2G的Top 4的应用包括车联网后装、智能单车、设备监控、金融POS机,约占2G业务的80%,可以通过NB-IoT替代,满足其对时延、移动性、广覆盖、及安全的需求。而2G剩下的20%业务对带宽、速率、语音需求比较高的,可以用LTE来替代。

从实际测试结果来看,NB-IoT车载跟踪试点测试显示测试结果优于2G的10%到20%;在共享单车应用方面,北京、成都、包头、西安四个城商用NB-IoT单车4200多辆,体验普遍优于GPRS;在2G应用最多的金融POS机行业,NB-IoT整体优于GPRS 25%。

第三,在新兴应用市场方面,如智慧消防、共享经济、智慧电动车、智能路灯等,NB-IoT优势显著。

据悉,NB-IoT智慧消防在无需布线的情况下,可以实现24小时实时监控,端到端可管可维。浙江移动打造的NB-IoT智慧消防应用,还荣获GSMA GLOMO智慧城市最佳移动创新。

NB-IoT可以使能全新的共享白电经济,让家电联网率达到99.5%,可以支持共享洗衣机房等创新商业模式。海享汇公司打造了NB-IoT家电共享方案,其共享空调已经在超过400个学校部署,洽谈租赁出几十万套共享空调。

NB-IoT智慧电动车解决方案,则可以解决城市管理难题,让电动车失窃找回率从10%提升至78%。郑州已实现300多万NB-IoT电动车部署。

NB-IoT智能路灯“互联”解决方案,即插即用、让企业无需维护网络、达到电信级可靠性,实现节能率超30%,设备在线率达到99.3%。

展望未来:新CIoT是加速千行百业数字化的最佳选择

新蜂窝物联网的巨大前景,得到国家和行业企业认可。有企业专家表示,4G/5G协同融合的新蜂窝物联网,才是开启千行百业数字化升级的最佳选择。

因为相比局域网物联技术,蜂窝物联技术拥有无法比拟的优势。具体来看,私有的物联局域网,仅适合一个区域内的网络,无法实现广域的覆盖。此外,在网络维护方面,物联局域网需要客户聘请专人维护,而运营商的蜂窝网络则无需担心维护问题。

特别是在技术演进方面,局域网往往是依靠标准演进,周期更长。蜂窝网络则是根据3GPP国际标准,每1到2年一个版本,采用最新研究成果大幅提升性能,更能保证技术更新的及时性。

国家政策也支持蜂窝物联技术发展。今年5月7日,工信部办公厅正式发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》,为我国物联网的发展指明了方向。该通知明确移动物联网是“新基建”的重要组成部分,推动2G/3G物联网业务迁移转网,建立NB-IoT、4G(含LTE-Cat1)和5G协同发展的移动物联网综合生态体系。此外,《通知》中明确提出到2020年底移动物联网连接数达到12亿的要求。

《通知》更是指明三方面应用发展方向。一是产业数字化:工业制造、仓储物流、智慧农业、智慧医疗;二是治理智能化:能源表计、消防烟感、公共设施管理、环保监测;三是生活智慧化:智能家居、可穿戴设备、儿童及老人照看、宠物追踪。

从标准演进来看,5G NB-IoT+5G NR是面向未来的技术,由3GPP国际组织推动,是全球标准,行业广泛参与、开放合作、互联互通。在今年的ITU-R WP5D #35会议上,3GPP技术正式被接受为ITU IMT-2020 5G技术标准,NB-IoT为5G海量物联首选技术,未来可与NR共部署。所以NB-IoT在未来发展中更具优势。

在《通知》指导以及5G网络快速发展促进下,5G 2B(面向行业)应用将深入到社会生产生活的方方面面。比如,远程诊断、5G高清直播、5G教育、5G企业专线,及在工业互联网领域的应用场景包括煤矿、钢铁、港口和制造。

纵观全国各省市,都在大力发展数字经济。数字经济时代是以联接和计算为基础,5G、全光通信、物联网是联接技术;云计算、AI代表计算技术。联接的密度乘以计算的精度,就是数字经济的强度。

所以展望未来,以5G NB-IoT、LTE(含Cat.1)和5G NR协同发展的新CIoT技术,是当前也是未来物联网的最佳连接技术,是构建新基建的基础,将加速面向智能社会的物联网关键应用部署(智慧水务、智慧燃气、智能烟感、智能停车、共享经济、智慧路灯等)。

而为加速千行百业数字化转型,我们当下要做的是,与各行业达成共识,基于新CIoT技术,尽快完善智能社会关键应用场景的规范标准。

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