中国电信5G NB为千行百业注入新动能
物联网智库 原创
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导 读
回顾短短3年的商用历程，中国电信NB－IoT在多方面关键能力的积累为全球物联网产业发展树立标杆。
时间回拨到3年前，2017年7月17日，中国电信NB－IoT网络正式商用，同年8月，湖北电信联合武钢华润燃气着手打造湖北最大的NB－IoT商用抄表项目，一期抄表终端达数千台。彼时，NB－IoT网络刚刚开始商用，规模化的应用项目没有经验可借鉴。为了项目成功实施，湖北电信在项目启动初期就组建了无线网优小组，针对网络、业务、终端采取三维一体网络优化策略，历经三个月的持续跟进和优化，保障数千台终端上线率、抄表成功率由36．6％提升到100％。
类似的探索意义重大，充分证明了NB－IoT对相应应用场景支持的可靠性和稳定性。在NB－IoT商用初期，正是这些先行者们“摸着石头过河”，给如今中国NB－IoT连接数超过1亿的成果打下坚实基础。回顾短短3年的商用历程，中国电信NB－IoT在多方面关键能力的积累为全球物联网产业发展树立标杆。
精品网络，基础设施能力积累形成全球标杆
根据GSMA的最新数据，截止2020年7月全球各地运营商已建成97张NB－IoT商用网络，NB－IoT网络作为全球运营商支撑其物联网业务的基础设施早已形成共识。当然，不论从建设规模、建设速度、质量保障等各方面看，中国运营商的网络基础设施建设无疑给全球其他地区树立标杆。
以中国电信为例，2016年6月，工信部发布关于同意中国电信使用800M和2100M频段开展LTE组网的“工信部无函［2016］193号文”，中国电信800M重耕有了政策依据；紧接着当年7月份，中国电信就宣布启动800M全网重耕，打造国内第一张低频LTE网络。到2017年5月，仅过了10个月时间，LTE 800M就实现了全网覆盖，同时在此基础上建成了全球第一张全网覆盖的NB－IoT网络。
截止目前，中国电信已部署超过41万NB－IoT基站，全部基于800MHz LTE网络升级开通，全国NB－IoT整体覆盖率超过97％，成为全球规模最大的NB－IoT网络。众所周知，国内运营商NB－IoT网络主要部署在800M、900M和1800M频段上，而800M这一黄金低频，助力NB－IoT网络实现更低成本、更广覆盖。
网络能力的持续提升也是建设基础设施标杆所必需的。目前，NB－IoT R14技术条件已成熟，相对于R13版本，R14在网络覆盖、并发能力、上下行速率、载波容量、移动性能、定位能力等方面得到了全方位提升。更为重要的是R14版本多方面指标对2G GPRS形成绝对优势，以金融POS机为例，测试数据显示R14的时延已能够达到2G的水平，在很多环境下NB－IoT平均时延低于2G。在2G退网的大背景下，作为新基建的组成部分，NB－IoT对于2G传统产能的替代效应凸显。NB－IoT网络从R13向R14升级势在必行，国内运营商也开启了网络的升级。早在今年2月，中国电信启动5个省份R14升级并进行业务测试。测试结果表明，R14实测速率比R13提升3－5倍，大包传输时延缩短30％以上。网络容量、移动性能以及设备定位等服务能力，也得到全面的提升。目前中国电信正结合全网R14部署计划与客户业务项目需求，稳步推进升级工作。
结构优化，规模化应用能力积累形成5G先行者标杆
移动物联网由于需要连接到公众网络，涉及产业生态更广、安全性要求更高，一直是业界重点关注的对象。过去几年中，运营商已经在持续推进2G减频退网，今年5月，工信部发布《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》，作为未来移动物联网产业发展的顶层设计，首次明确提出“推动2G／3G物联网业务迁移转网，建立NB－IoT、4G和5G协同发展的移动物联网综合生态体系”。可以看出，监管机构希望未来以最先进和主流技术来支撑形成从低速到高速、从大连接到低时延的多层次合理结构的物联网连接结构。
来源：工信部网站
早在十多年前，运营商就已经开始向业界提供移动物联网连接服务，不过由于网络、技术、成本、生态等多方面的限制，大部分移动物联网连接由2G网络承载，而2G各方面的不足逐渐显现出来，这一连接结构并不符合移动网络演进趋势，也不适应物联网业务的特点。随着NB－IoT的逐渐成熟，2G连接向NB－IoT迁移趋势越来越明显，推动移动物联网连接结构的持续优化。
根据公开数据，截止2020年7月，中国电信的NB－IoT连接数已突破6000万。而笔者认为比总数更有意义的是物联网连接的结构的优化，目前中国电信物联网连接总数接近2亿，因此NB－IoT占其总连接数的比例已超过30％。移动物联网“10％－30％－60％”的连接结构已成为业界共识，即高速业务占10％，中速业务占30％，窄带业务占60％，未来NB－IoT将面对的是60％的窄带业务。截止目前，NB－IoT仅用3年时间就实现了从0到30％的增长，已成为主流的连接方式之一，随着2G的迁移转网，NB－IoT所占比例将向60％的继续增长，连接结构持续优化。
移动物联网连接结构的优化同时，规模化行业应用也不断出现。2019年NB－IoT在燃气表、水表领域就突破了1000万的规模，还有多个数百万规模连接的行业应用已落地。目前，NB－IoT已正式纳入5G标准家族，作为5G mMTC的核心组成部分，因此可以说NB－IoT是5G先行者，在各行业应用中的探索为5G行业应用带来很多最佳实践。
举例来说，2016年11月，全球首个基于NB－IoT的智慧燃气抄表试点项目在深圳启动；2017年3月，全球首个NB－IoT物联网智慧水务商用项目成功上线。率先探索，不但促成燃气表、水表成为NB－IoT规模最大的示范应用，也让ICT厂商深入了解水务、燃气行业的产业规律和用户需求。大部分行业除了窄带应用场景外，也有高带宽、低时延的场景，未来对于eMBB和uRLLC也可能产生需求，从这个角度看，NB－IoT已在大量行业为5G落地探路，形成规模化应用标杆。
参与者众多，生态合作能力积累驱动垂直行业创新标杆
中国目前是全球最大的物联网应用市场，过去3年中，NB－IoT领域也形成了全球规模最大、应用场景最多的产业生态群体，很多经验和应用已经持续向海外输出。
从供给侧来看，当前NB－IoT的芯片和模组已形成众多供应商共同参与的局面。其中，NB－IoT芯片领域既有海思、高通、紫光展锐、联发科等龙头企业，又有移芯、芯翼、智联安等新锐企业。主要芯片供应商NB－IoT芯片出货已达7500万片。基于移芯、芯翼等初创企业平台的模组在运营商集采中也获得了超过百万的订单，开始登上NB－IoT芯片玩家的舞台，NB－IoT芯片领域龙头企业＋中小企业共存、多层次供应商供货的格局已形成。
模组领域，所有主流模组厂商都推出NB－IoT产品，出货量增速开始爬坡。以移远通信为例，2019年其NB－IoT模组的销售量同比增长超过270％，而其他制式模组的销量增速均低于100％。多样化的模组供应以及出货量快速增长，给用户带来更多的选择。
在NB－IoT发展初期，成本是阻碍产业发展的一个重要方面，运营商开启了多轮NB－IoT模组补贴，在很大程度上降低了产业界的进入门槛。如今，NB－IoT模组成本已达到预期水平。根据中国电信阳光采购网的信息，2020年6月浙江电信物联网模组采购中标人公示中，NB－IoT模组不含税最低报价已低于12元，这一价格相对于2G模组已开始形成成本优势。
从需求侧来看，国内垂直行业应用已非常丰富。根据中国电信公开资料，截止目前，中国电信联合华为与燃气、水务、家电、路灯等超过20个行业核心参与者共同发布基于NB－IoT的行业白皮书和行业标准，推动NB－IoT与各垂直行业的深度融合；在NB－IoT领域已有超过500家产业链上下游合作伙伴，形成1000个以上解决方案。
需求侧的繁荣不仅仅是应用落地数量不断增长，垂直行业通过NB－IoT的应用实现变革更有意义。由于NB－IoT弥补了很多垂直行业物联网场景中的短板，解决了其数据采集传输的问题，在此基础上不少下游用户形成了各行业自发创新，提升其在所在行业的竞争力。
举例来说，金卡智能作为燃气行业的供应商，NB－IoT不仅推进其产品供给侧改革，也助力燃气的行业数字化转型，比如金卡除了给客户提供燃气表，同时也能基于此提供大数据服务，帮助燃气企业解决供需平衡，用气预测报警等问题，还可以演进到用户画像分析甚至个性化服务，为燃气企业提升盈利。
近年来，空调、洗衣机等白色家电共享租赁的商业模式已成熟，尤其是在高校中得到大面积推广。实际上此前白电共享租赁模式已有多年探索，但受限于网络连接的短板，无法形成规模化应用，而NB－IoT补齐了这一短板，为白电共享租赁模式创新打下基础。截止2019年底，中国电信和海尔合作的“海享租”空调已在73所高校落地，部署空调超过7万台；小天鹅共享洗衣机已在29个省、直辖市近600个地区落地4万台，累计下单超千万次，流水额近亿元，下单成功率高达99．9％。这些成功案例，为白电行业打开了一个全新的商业模式。
供给侧和需求侧均形成规模化的参与者，落地应用数量增速不断提升，更为重要的是NB－IoT的落地给大量垂直行业带来新的创新空间，驱动国内NB－IoT产业生态标杆的形成。
持续演进，技术标准能力积累完善落地实力
NB－IoT产业的发展过程，也是标准和技术不断演进的过程，从R13到近期冻结的R16，3GPP的每一次标准版本的更新，都考虑到NB－IoT的持续演进。上月，国际电信联盟（ITU）召开的ITU－R WP5D会议做出重大决议，NB－IoT和NR一起正式成为5G标准。技术标准演进的背后，除了各位标准专家付出巨大努力外，相关企业也做了大量工作，其中，国内企业在这方面更为典型。
2016年6月，3GPP R13标准冻结，意味着NB－IoT首个完整的标准版本出炉。在3GPP这一版标准制定中，华为贡献的提案中有184项获得通过，占全部447项已通过提案的41％，位居全球第一。在后续R14－R16版本中，华为在NB－IoT方面的贡献仍然保持领先。
在NB－IoT商用初期，由于此前没有任何经验可以借鉴，加上产业链各方面都不成熟，业界对于规模化落地比较谨慎，此时开放实验室的作用就凸显出来。早在2016年4月，华为就建立起全球首个NB－IoT开放实验室，此后各领军企业也纷纷开启了开放实验室建设，提供现网测试环境，开展终端与基站匹配性测试、协议适配、终端对接等多项专业测试，为合作伙伴产品研发大大降低了门槛。笔者从中国电信物联网开放实验室了解到，该实验室每月提供100次以上基础资源服务、超过1000次检测评估服务、50次以上产品开发服务，开放实验室的这些服务。这些开放实验室大大降低了NB－IoT项目的落地的风险，在很大程度上对于NB－IoT技术完善做出贡献。
国内NB－IoT多个应用率先规模化落地，不但形成了示范效应，同时也将NB－IoT前期的一些技术问题充分暴露出来，让业界能够快速定位问题并提出解决方案，完善NB－IoT相关技术，NB－IoT后续标准的演进也在一定程度上参考了此前商用过程中遇到的相关问题。在这个过程中，国内大范围的应用落地、大规模的参与方对此作出了很大的贡献。
当年，NB－IoT首个标准版本冻结，创造了史上最快出炉的3GPP标准记录；如今，NB－IoT正式商用3年后，国内市场已在多个方面形成全球标杆，包括网络基础设施标杆、行业应用标杆、生态合作标杆、技术标杆等；未来，正式纳入5G标准家族的NB－IoT再出发，随着5G商用的加速，承担起低功耗大连接场景的重任，与5G其他场景技术一起，以更长的生命周期服务社会、改变社会。
