官宣!“物超人”历史性时刻!背后释放了怎样的红利?
作者 | 物联网智库2022-09-21

截止8月末,三家基础电信运营企业发展蜂窝物联网终端用户达到16.98亿户,对比移动电话用户总数16.78亿户,国内蜂窝物联网产业首次迎来“物超人”这一历史性时刻。

智次方

9月20日,工信部公布了最新的《2022年1-8月份通信业经济运行情况》报告,通信业良好运行态势依旧喜人。值得注意的是,截止8月末,三家基础电信运营企业发展蜂窝物联网终端用户达到16.98亿户,对比移动电话用户总数16.78亿户,国内蜂窝物联网产业首次迎来“物超人”这一历史性时刻。

物联网终端用户情况

物联网终端用户情况 数据来源:工信部

2011年,全球智能手机出货量首次超过PC,而后我们见证了2012年以来移动互联网迎来高速发展。如果以移动互联网发展的历史为镜会发现,智能手机用户数超过PC互联网用户数正是移动互联网爆发的一个典型特征。而如今“物超人”的态势形成,或许也可以看作物联网产业规模化爆发的关键节点。

“物超人”不仅是连接数字上的变化,更是连接的边际成本不断下探从而释放产业红利的体现。一方面,这会让运营商的焦点从原来的人联转移到挖掘更广阔的物联业务发展空间,并持续加大物联基础设施投入,而基建的完善则会反过来助推蜂窝移动物联网产业的业务创新;另一方面,数字经济时代价值创造的逻辑是先有物联,才能实现智联,连接产生的数据中蕴藏着无穷亟待挖掘的价值,由此构成了企业数字化转型的动力。

因此,这一节点对千行百业的数字化升级而言都是“天时、地利、物和”的历史机遇,千亿级蜂窝物联的未来已经不再遥远。然而,除了连接数之外,连接结构却更值得关注。物联网行业用户和面向人联的消费者业务存在显著差异,消费者的手机可以1-2年更换一款,但物联网设备则动辄就是5-10年以上的生命周期,所以天然对网络基础设施长周期服务具有刚性需求。因此,提前预判未来的物联网连接结构变化,对整个产业能否充分享受“物超人”所释放的红利具有重要意义。

NB-IoT是5G不可或缺的一部分

此前,业界已经形成了“60%低速率、30%中速率、10%高速率”的金字塔形蜂窝物联连接结构。其中,NB-IoT作为低速率物联网的代表,自诞生之初便填补了LPWA的空白,成长和发展都备受产业关注。因此,在谈论未来千亿级蜂窝物联连接结构这个话题时,首先探讨NB-IoT的演进具有“牵一发而动全身”的作用。

业内对NB-IoT的发展史已经耳熟能详,2016年,随着3GPP R13版本冻结,NB-IoT迎来首个完整标准。而后,NB-IoT产业经历了17年的爬坡、燥热,18年的阵痛遇冷,19年的务实改进,到20、21年的成长发展,整体产业已经进入良性发展阶段,并成为业界长期发展和坚守的重要技术之一。而要穷究其背后得原因,就不得不提到NB-IoT强大生命力和潜在的巨大价值了。

从政策角度来看,2020年5月,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》,提出要“推动存量2G/3G物联网业务向NB-IoT/4G(Cat1)/5G网络迁移”,NB-IoT承载低速率物联网连接的作用得到了官方的背书。

从技术角度来看,也就是上述通知发布仅仅2个月后,NB-IoT正式被纳入了5G标准,使得其“正宫”地位进一步得到了稳固——5G NB-IoT“踏上征途”。换言之,未来NB-IoT将会是5G整体不可分割的一部分,并与5G共同享受同等的生命周期。因此,对于运营商而言,部署NB-IoT网络也将是5G网络建设的一部分,而对于芯片/模组厂商、终端厂商以及解决方案提供商而言,亦可以针对5G NB-IoT放心大胆地开展长期的应用创新和产品研发。

从市场角度来看,经过数年的发展,NB-IoT早已经成了“需求牵引供给,供给创造需求”的良性发展模式。截止目前,我国NB-IoT应用已经形成4+7+N的发展梯队,即水表、气表、烟感、追踪类4大千万级,白电、路灯、停车、农业、门锁、跟踪、电表7大百万级,以及N多新兴应用。这些成就极大的提升了电信运营商、芯片/模组厂商、终端厂商和解决方案商发展NB-IoT的信心,但更令业界兴奋的是NB-IoT随着时间推进仍在源源不断地释放着全新应用价值。

以两轮车换电场景为例,随着外卖、快递等行业应用场景中两轮车被高频使用,电池的“以换代充”革新了传统续航手段,成为有效解决里程焦虑的新办法。通过将NB-IoT无线通信模组应用于电池BMS、换电柜,既能为骑手提供电池快速借还、即时结算服务,又能为运营方提供电池定位、使用频率等信息,助力优化换电柜分布、降低维护成本、提高电池利用率。而随着时间推移同样得到创新应用还有因防疫兴起的NB-IoT门磁、共享单车电子围栏……无疑将来会更多。

当然,更重要的是随着NB-IoT持续不断上量,国内NB-IoT产业生态早已完善和成熟,不仅能够满足国内应用所需,更能够随着NB-IoT在全球开花结果而满足全球产业所需。如今,NB-IoT从标准到芯片到模组再到终端,国内端到端的NB-IoT产业链都实现了自主可控,这也正是其未来出海过程中不会遭遇“暗礁”的底气。”

5G RedCap跑出“加速度”

如今,NB-IoT在百亿级低速率物联网领域完成了一场跨入5G时代的“长跑”,而在4G/5G长期共存的未来10年甚至更久,RedCap则会进一步补齐5G中高速大连接的能力,发挥类似4G时代Cat.1的重要作用,使5G面向各类物联网应用需求形成具备低、中、高、超高分档分级能力的完备技术承载体系。RedCap全称Reduced Capability,即“降低能力”,是在5G R17阶段确定的专门方向,相对于eMBB和uRLLC可以说是轻量级的5G,具备“节能翻番、覆盖翻番、谱效翻番、性价比翻番、能力翻番”的特性。

众所周知,在LTE发展初期,Cat.1并没有被业界所关注,直到2020和2021才持续爆火。而其之所以能够发光发热,一个重要原因是填补了低功耗窄带物联网与传统宽带物联网之间的蜂窝通信方案空白——相比于NB-IoT,Cat.1有更快的传输速率,兼具移动性与语音通话功能;相比于Cat.4,Cat.1相当于裁剪功能的轻量级4G,芯片模组成本更低。

同理,市场对5G终端也存在差异化的能力需求——比如在智能制造工厂中,5G的超大带宽和高可靠低时延特性可以实现对工业机器人的精准控制,但工厂内仍存有大量的传感器是既用不到如eMBB那般高速传输,却又需要比NB-IoT和eMTC这些低功耗广域网更高性能的网络,典型的比如监控摄像头、温湿度传感器、工业可穿戴设备等。此时,5G RedCap终端就能派上用场,它能满足低成本、低功耗、中等数据传输的物联网需求。

5G RedCap跑出“加速度”

当前,RedCap主要针对的领域包括工业无线传感网、智慧城市视频、智能车联和可穿戴设备 。比如在智能车联场景下,利用5G网络连接车、路、云,承载智能交通各类应用(自动驾驶、车路协同场景管理、全息路口管理系统等),这其中既需要5G的超大带宽、超低时延等能力,也需要RedCap的超大连接能力。

从网络和设备整体性能来看,RedCap在5G时代有明显的优势,因为其原生于5G,所以天然具有5G NR的优势,比如支持包括毫米波在内的非常广泛的频段、网络效率更高、支持波束赋形、可连接到5G核心网等,还可以与5G切片、UPF下沉、覆盖增强、5G定位等技术相结合,灵活匹配多样化的中速率物联网应用。

在4G/5G长期共存的未来,5G RedCap如果优先在中频段部署,那么就可以利用大带宽资源,发挥多天线技术优势,兼顾覆盖和体验,发挥中高速物联的代际能力,同时和低频段的NB-IoT、LTE Cat.1 分层分工,互为补充,从而在产业早期帮助企业实现差异化竞争,开拓蓝海市场。

随着全行业数字化、全联接进程的加速,RedCap将进一步跑出加速度。这个过程中,而在演进的过程中,基于不断完善、成熟的产业经验,RedCap必将在RedCap必须克服性能、成本、速率、覆盖等多方面的挑战全面兑现技术创新的价值,做到与Cat.1相比——成本相当、速率更优、覆盖更好,从而才能真正为行业带来价值,从而实现大范围的全面商用。

仅以成本为例,虽然RedCap相对高性能5G终端将实现成本大幅下降,但与成熟的4G终端相比,初期商用的成本依然会居高不下,模组成本大约在100-200元之间。相比之下,Cat.4模组最低成本已达到70元左右,Cat.1模组成本也下探至40元以内。但需要强调的是,5G RedCap的全面商用也是需要经历一个过程的,明年上半年产业就会具备RedCap的商用能力,而后随着典型应用场景的落地和方案的成熟,出货量自然会逐年增加。

此前,经过NB-IoT摸着石头过河的发展历程后,整个产业的政策、生态、人才都得到了充分锻炼。基于前辈们留下的宝贵战略资产,未来一旦RedCap芯片出来,终端上量将非常迅速。因此可以判断——5G RedCap的全面商用应该是比NB-IoT更加快速。

Passive IoT助推物联网连接从百亿迈向千亿

低速率有5G NB-IoT,中速率有5G RedCap,高速率物联网应用则由5G eMBB来承接。因此增强移动宽带eMBB(Enhanced Mobile Broadband)聚焦高价值连接,所以预估其未来的连接数大约在五亿级。然而,百亿级的5G NB-IoT、十亿级的5G RedCap以及五亿级的5G eMBB仍无法支撑起千亿级的蜂窝物联网连接,新兴的无源物联网(Passive IoT)将成为助推物联网连接数从百亿迈向千亿级的关键。

无源物联网顾名思义,就是在网络节点中可以是无源(Batter Free)的,即节点自身不配备或不主要依赖于电池/有线等电源供电。为什么产业需要无源物联网?仅以每年数以百亿计的快递业务为例,大量零散的包裹都有在线管理的需求,而这些产品通常价格低廉、数量庞大,即便通过价格低廉的NB-IoT等LPWAN技术连接也会增加硬件成本和维护成本,如此一来就需要更加低成本且无需电池的无源物联网技术来满足其管理需求了。

同时,物联网产业仍有很多场景根本无法支持安装电池,某些物联网通信场景下,物联网终端还面临着苛刻的成本、终端体积的压力。因此,无源物联网的发展可以说已经成为未来物联网发展的一条主要路径。

目前已有且成熟的无源物联网技术以RFID为主,但RFID仍存在的一些天然的短板,比如通信距离较短、依赖专用读写设备等,这也使得越来越多的企业推进射频能量收集技术与无线通信技术的融合创新,比如通过5G蜂窝网络支持无源物联等,这也将会让5G真正有能力承载起千亿级物联网连接。

写在最后

上述的技术演进趋势可以简单用下面这张图来总结和概括:

技术演进趋势

从2G到5G时代,蜂窝物联技术持续演进,且始终呈现百花齐放的状态。低速率的连接从原来的2G逐步演进到NB-IoT再到5G NB-IoT;以4G Cat.1为代表的中速率物联由未来的5G RedCap接棒;对于速率有极高要求的应用场景则由5G eMBB来承接;另外,面向5.5G的Passive IoT将构筑起千亿物联的基石。

更重要的是,这千亿级的物联连接都将由一张5G网络来承载,这对技术和产业升级都有意义深远的作用:

对于电信运营商而言,5G物联一张网统一接入高速、中速、低速以及无源物联的连接技术,各种技术之间平滑替换、资源共享,有利于运营商降低建网及网络维护成本,同时,统一、便捷的入网模式又能够帮助运营商提升网络服务质量,创新商业模式和服务模式;对于芯片/模组厂商而言,丰富的连接技术开辟了更多的赛道,为其提供了更多技术创新和商业发展的机会;对于终端及方案解决提供商而言,各种技术共享连接也将降低产业门槛,同时减少行业对技术选择的纠结,满足不同用户的技术诉求,真正助推万物互联时代的到来。

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