截止8月末，三家基礎(chǔ)電信運營企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶達到16.98億戶，對比移動電話用戶總數(shù)16.78億戶，國內(nèi)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首次迎來“物超人”這一歷史性時刻。
9月20日，工信部公布了最新的《2022年1-8月份通信業(yè)經(jīng)濟運行情況》報告，通信業(yè)良好運行態(tài)勢依舊喜人。值得注意的是，截止8月末，三家基礎(chǔ)電信運營企業(yè)發(fā)展蜂窩物聯(lián)網(wǎng)終端用戶達到16.98億戶，對比移動電話用戶總數(shù)16.78億戶，國內(nèi)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首次迎來“物超人”這一歷史性時刻。
物聯(lián)網(wǎng)終端用戶情況 數(shù)據(jù)來源：工信部
2011年，全球智能手機出貨量首次超過PC，而后我們見證了2012年以來移動互聯(lián)網(wǎng)迎來高速發(fā)展。如果以移動互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史為鏡會發(fā)現(xiàn)，智能手機用戶數(shù)超過PC互聯(lián)網(wǎng)用戶數(shù)正是移動互聯(lián)網(wǎng)爆發(fā)的一個典型特征。而如今“物超人”的態(tài)勢形成，或許也可以看作物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)的關(guān)鍵節(jié)點。
“物超人”不僅是連接數(shù)字上的變化，更是連接的邊際成本不斷下探從而釋放產(chǎn)業(yè)紅利的體現(xiàn)。一方面，這會讓運營商的焦點從原來的人聯(lián)轉(zhuǎn)移到挖掘更廣闊的物聯(lián)業(yè)務(wù)發(fā)展空間，并持續(xù)加大物聯(lián)基礎(chǔ)設(shè)施投入，而基建的完善則會反過來助推蜂窩移動物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)的業(yè)務(wù)創(chuàng)新;另一方面，數(shù)字經(jīng)濟時代價值創(chuàng)造的邏輯是先有物聯(lián)，才能實現(xiàn)智聯(lián)，連接產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中蘊藏著無窮亟待挖掘的價值，由此構(gòu)成了企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的動力。
因此，這一節(jié)點對千行百業(yè)的數(shù)字化升級而言都是“天時、地利、物和”的歷史機遇，千億級蜂窩物聯(lián)的未來已經(jīng)不再遙遠。然而，除了連接數(shù)之外，連接結(jié)構(gòu)卻更值得關(guān)注。物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)用戶和面向人聯(lián)的消費者業(yè)務(wù)存在顯著差異，消費者的手機可以1-2年更換一款，但物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備則動輒就是5-10年以上的生命周期，所以天然對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施長周期服務(wù)具有剛性需求。因此，提前預判未來的物聯(lián)網(wǎng)連接結(jié)構(gòu)變化，對整個產(chǎn)業(yè)能否充分享受“物超人”所釋放的紅利具有重要意義。
NB-IoT是5G不可或缺的一部分
此前，業(yè)界已經(jīng)形成了“60%低速率、30%中速率、10%高速率”的金字塔形蜂窩物聯(lián)連接結(jié)構(gòu)。其中，NB-IoT作為低速率物聯(lián)網(wǎng)的代表，自誕生之初便填補了LPWA的空白，成長和發(fā)展都備受產(chǎn)業(yè)關(guān)注。因此，在談?wù)撐磥砬|級蜂窩物聯(lián)連接結(jié)構(gòu)這個話題時，首先探討NB-IoT的演進具有“牽一發(fā)而動全身”的作用。
業(yè)內(nèi)對NB-IoT的發(fā)展史已經(jīng)耳熟能詳，2016年，隨著3GPP R13版本凍結(jié)，NB-IoT迎來首個完整標準。而后，NB-IoT產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了17年的爬坡、燥熱，18年的陣痛遇冷，19年的務(wù)實改進，到20、21年的成長發(fā)展，整體產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入良性發(fā)展階段，并成為業(yè)界長期發(fā)展和堅守的重要技術(shù)之一。而要窮究其背后得原因，就不得不提到NB-IoT強大生命力和潛在的巨大價值了。
從政策角度來看，2020年5月，工信部辦公廳正式發(fā)布了《關(guān)于深入推進移動物聯(lián)網(wǎng)全面發(fā)展的通知》，提出要“推動存量2G/3G物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)向NB-IoT/4G(Cat1)/5G網(wǎng)絡(luò)遷移”，NB-IoT承載低速率物聯(lián)網(wǎng)連接的作用得到了官方的背書。
從技術(shù)角度來看，也就是上述通知發(fā)布僅僅2個月后，NB-IoT正式被納入了5G標準，使得其“正宮”地位進一步得到了穩(wěn)固——5G NB-IoT“踏上征途”。換言之，未來NB-IoT將會是5G整體不可分割的一部分，并與5G共同享受同等的生命周期。因此，對于運營商而言，部署NB-IoT網(wǎng)絡(luò)也將是5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的一部分，而對于芯片/模組廠商、終端廠商以及解決方案提供商而言，亦可以針對5G NB-IoT放心大膽地開展長期的應(yīng)用創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)。
從市場角度來看，經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展，NB-IoT早已經(jīng)成了“需求牽引供給，供給創(chuàng)造需求”的良性發(fā)展模式。截止目前，我國NB-IoT應(yīng)用已經(jīng)形成4+7+N的發(fā)展梯隊，即水表、氣表、煙感、追蹤類4大千萬級，白電、路燈、停車、農(nóng)業(yè)、門鎖、跟蹤、電表7大百萬級，以及N多新興應(yīng)用。這些成就極大的提升了電信運營商、芯片/模組廠商、終端廠商和解決方案商發(fā)展NB-IoT的信心，但更令業(yè)界興奮的是NB-IoT隨著時間推進仍在源源不斷地釋放著全新應(yīng)用價值。
以兩輪車換電場景為例，隨著外賣、快遞等行業(yè)應(yīng)用場景中兩輪車被高頻使用，電池的“以換代充”革新了傳統(tǒng)續(xù)航手段，成為有效解決里程焦慮的新辦法。通過將NB-IoT無線通信模組應(yīng)用于電池BMS、換電柜，既能為騎手提供電池快速借還、即時結(jié)算服務(wù)，又能為運營方提供電池定位、使用頻率等信息，助力優(yōu)化換電柜分布、降低維護成本、提高電池利用率。而隨著時間推移同樣得到創(chuàng)新應(yīng)用還有因防疫興起的NB-IoT門磁、共享單車電子圍欄……無疑將來會更多。
當然，更重要的是隨著NB-IoT持續(xù)不斷上量，國內(nèi)NB-IoT產(chǎn)業(yè)生態(tài)早已完善和成熟，不僅能夠滿足國內(nèi)應(yīng)用所需，更能夠隨著NB-IoT在全球開花結(jié)果而滿足全球產(chǎn)業(yè)所需。如今，NB-IoT從標準到芯片到模組再到終端，國內(nèi)端到端的NB-IoT產(chǎn)業(yè)鏈都實現(xiàn)了自主可控，這也正是其未來出海過程中不會遭遇“暗礁”的底氣?！?/p>
5G RedCap跑出“加速度”
如今，NB-IoT在百億級低速率物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域完成了一場跨入5G時代的“長跑”，而在4G/5G長期共存的未來10年甚至更久，RedCap則會進一步補齊5G中高速大連接的能力，發(fā)揮類似4G時代Cat.1的重要作用，使5G面向各類物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求形成具備低、中、高、超高分檔分級能力的完備技術(shù)承載體系。RedCap全稱Reduced Capability，即“降低能力”，是在5G R17階段確定的專門方向，相對于eMBB和uRLLC可以說是輕量級的5G，具備“節(jié)能翻番、覆蓋翻番、譜效翻番、性價比翻番、能力翻番”的特性。
眾所周知，在LTE發(fā)展初期，Cat.1并沒有被業(yè)界所關(guān)注，直到2020和2021才持續(xù)爆火。而其之所以能夠發(fā)光發(fā)熱，一個重要原因是填補了低功耗窄帶物聯(lián)網(wǎng)與傳統(tǒng)寬帶物聯(lián)網(wǎng)之間的蜂窩通信方案空白——相比于NB-IoT，Cat.1有更快的傳輸速率，兼具移動性與語音通話功能;相比于Cat.4，Cat.1相當于裁剪功能的輕量級4G，芯片模組成本更低。
同理，市場對5G終端也存在差異化的能力需求——比如在智能制造工廠中，5G的超大帶寬和高可靠低時延特性可以實現(xiàn)對工業(yè)機器人的精準控制，但工廠內(nèi)仍存有大量的傳感器是既用不到如eMBB那般高速傳輸，卻又需要比NB-IoT和eMTC這些低功耗廣域網(wǎng)更高性能的網(wǎng)絡(luò)，典型的比如監(jiān)控攝像頭、溫濕度傳感器、工業(yè)可穿戴設(shè)備等。此時，5G RedCap終端就能派上用場，它能滿足低成本、低功耗、中等數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)需求。
當前，RedCap主要針對的領(lǐng)域包括工業(yè)無線傳感網(wǎng)、智慧城市視頻、智能車聯(lián)和可穿戴設(shè)備 。比如在智能車聯(lián)場景下，利用5G網(wǎng)絡(luò)連接車、路、云，承載智能交通各類應(yīng)用(自動駕駛、車路協(xié)同場景管理、全息路口管理系統(tǒng)等)，這其中既需要5G的超大帶寬、超低時延等能力，也需要RedCap的超大連接能力。
從網(wǎng)絡(luò)和設(shè)備整體性能來看，RedCap在5G時代有明顯的優(yōu)勢，因為其原生于5G，所以天然具有5G NR的優(yōu)勢，比如支持包括毫米波在內(nèi)的非常廣泛的頻段、網(wǎng)絡(luò)效率更高、支持波束賦形、可連接到5G核心網(wǎng)等，還可以與5G切片、UPF下沉、覆蓋增強、5G定位等技術(shù)相結(jié)合，靈活匹配多樣化的中速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
在4G/5G長期共存的未來，5G RedCap如果優(yōu)先在中頻段部署，那么就可以利用大帶寬資源，發(fā)揮多天線技術(shù)優(yōu)勢，兼顧覆蓋和體驗，發(fā)揮中高速物聯(lián)的代際能力，同時和低頻段的NB-IoT、LTE Cat.1 分層分工，互為補充，從而在產(chǎn)業(yè)早期幫助企業(yè)實現(xiàn)差異化競爭，開拓藍海市場。
隨著全行業(yè)數(shù)字化、全聯(lián)接進程的加速，RedCap將進一步跑出加速度。這個過程中，而在演進的過程中，基于不斷完善、成熟的產(chǎn)業(yè)經(jīng)驗，RedCap必將在RedCap必須克服性能、成本、速率、覆蓋等多方面的挑戰(zhàn)全面兌現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的價值，做到與Cat.1相比——成本相當、速率更優(yōu)、覆蓋更好，從而才能真正為行業(yè)帶來價值，從而實現(xiàn)大范圍的全面商用。
僅以成本為例，雖然RedCap相對高性能5G終端將實現(xiàn)成本大幅下降，但與成熟的4G終端相比，初期商用的成本依然會居高不下，模組成本大約在100-200元之間。相比之下，Cat.4模組最低成本已達到70元左右，Cat.1模組成本也下探至40元以內(nèi)。但需要強調(diào)的是，5G RedCap的全面商用也是需要經(jīng)歷一個過程的，明年上半年產(chǎn)業(yè)就會具備RedCap的商用能力，而后隨著典型應(yīng)用場景的落地和方案的成熟，出貨量自然會逐年增加。
此前，經(jīng)過NB-IoT摸著石頭過河的發(fā)展歷程后，整個產(chǎn)業(yè)的政策、生態(tài)、人才都得到了充分鍛煉?；谇拜厒兞粝碌膶氋F戰(zhàn)略資產(chǎn)，未來一旦RedCap芯片出來，終端上量將非常迅速。因此可以判斷——5G RedCap的全面商用應(yīng)該是比NB-IoT更加快速。
Passive IoT助推物聯(lián)網(wǎng)連接從百億邁向千億
低速率有5G NB-IoT，中速率有5G RedCap，高速率物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用則由5G eMBB來承接。因此增強移動寬帶eMBB(Enhanced Mobile Broadband)聚焦高價值連接，所以預估其未來的連接數(shù)大約在五億級。然而，百億級的5G NB-IoT、十億級的5G RedCap以及五億級的5G eMBB仍無法支撐起千億級的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)連接，新興的無源物聯(lián)網(wǎng)(Passive IoT)將成為助推物聯(lián)網(wǎng)連接數(shù)從百億邁向千億級的關(guān)鍵。
無源物聯(lián)網(wǎng)顧名思義，就是在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點中可以是無源(Batter Free)的，即節(jié)點自身不配備或不主要依賴于電池/有線等電源供電。為什么產(chǎn)業(yè)需要無源物聯(lián)網(wǎng)?僅以每年數(shù)以百億計的快遞業(yè)務(wù)為例，大量零散的包裹都有在線管理的需求，而這些產(chǎn)品通常價格低廉、數(shù)量龐大，即便通過價格低廉的NB-IoT等LPWAN技術(shù)連接也會增加硬件成本和維護成本，如此一來就需要更加低成本且無需電池的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來滿足其管理需求了。
同時，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)仍有很多場景根本無法支持安裝電池，某些物聯(lián)網(wǎng)通信場景下，物聯(lián)網(wǎng)終端還面臨著苛刻的成本、終端體積的壓力。因此，無源物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展可以說已經(jīng)成為未來物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的一條主要路徑。
目前已有且成熟的無源物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)以RFID為主，但RFID仍存在的一些天然的短板，比如通信距離較短、依賴專用讀寫設(shè)備等，這也使得越來越多的企業(yè)推進射頻能量收集技術(shù)與無線通信技術(shù)的融合創(chuàng)新，比如通過5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)支持無源物聯(lián)等，這也將會讓5G真正有能力承載起千億級物聯(lián)網(wǎng)連接。
寫在最后
上述的技術(shù)演進趨勢可以簡單用下面這張圖來總結(jié)和概括：
從2G到5G時代，蜂窩物聯(lián)技術(shù)持續(xù)演進，且始終呈現(xiàn)百花齊放的狀態(tài)。低速率的連接從原來的2G逐步演進到NB-IoT再到5G NB-IoT;以4G Cat.1為代表的中速率物聯(lián)由未來的5G RedCap接棒;對于速率有極高要求的應(yīng)用場景則由5G eMBB來承接;另外，面向5.5G的Passive IoT將構(gòu)筑起千億物聯(lián)的基石。
更重要的是，這千億級的物聯(lián)連接都將由一張5G網(wǎng)絡(luò)來承載，這對技術(shù)和產(chǎn)業(yè)升級都有意義深遠的作用：
對于電信運營商而言，5G物聯(lián)一張網(wǎng)統(tǒng)一接入高速、中速、低速以及無源物聯(lián)的連接技術(shù)，各種技術(shù)之間平滑替換、資源共享，有利于運營商降低建網(wǎng)及網(wǎng)絡(luò)維護成本，同時，統(tǒng)一、便捷的入網(wǎng)模式又能夠幫助運營商提升網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量，創(chuàng)新商業(yè)模式和服務(wù)模式;對于芯片/模組廠商而言，豐富的連接技術(shù)開辟了更多的賽道，為其提供了更多技術(shù)創(chuàng)新和商業(yè)發(fā)展的機會;對于終端及方案解決提供商而言，各種技術(shù)共享連接也將降低產(chǎn)業(yè)門檻，同時減少行業(yè)對技術(shù)選擇的糾結(jié)，滿足不同用戶的技術(shù)訴求，真正助推萬物互聯(lián)時代的到來。
