随着物联网不同技术在行业应用中的比例不断升高，推动物联网技术的标准化早已成为业界共识，其中从立项到标准冻结不到8个月的NB-IoT已成为了制定最快的首个物联网技术标准分支。NB-IoT标准支持广覆盖、大连接、低功耗、低成本，正给物联网产业带来了新一轮的发展拐点，从运营商、模组厂商、芯片厂商以及终端厂商都在摩拳擦掌，NB-IoT的规模化商用正蓄势待发。
多种技术标准之争 NB-IoT缘何率先突围?
在物联网的技术应用中一直是多种技术并行，而随着NB-IoT(窄带物联网)标准的冻结，这种局面正在改变。众所周知，物联网的接入有三种无线技术，即NB-IoT、EC-GSM和eMTC，其中NB-IoT是行业应用最为广泛的连接技术，而另外两项技术对物联网市场发展也存在一定的推动。
Qualcomm Technologies产品市场总监沈磊在接受《华强电子》杂志采访时表示，NB-IoT和eMTC都在LTE整体发展路线图的全新UE category中，现在LTE的发展中已开始包括降低成本和功率，所以有了这样一个新的UE Category。eMTC是Cat M1，而NB-IoT是Cat NB-1，它们都属于同一个LTE发展路线图，这些技术也能够在运营商部署LTE时并存，而EC-GSM是基于GSM(2G)技术。一些运营商还有原来的2G网络，希望利用它来支持物联网，也会在传统GSM基础上继续演进，加入增强的特性，比如更深的覆盖。
深圳市中兴物联科技股份有限公司集团业务事业部产品总经理夏玥在接受本刊记者采访时表示，目前来看，NB-IoT、EC-GSM和eMTC三种不同的物联网标准都有各自的优势，NB-IoT和eMTC都是基于LTE的技术，EC-GSM技术主要是由爱立信、诺基亚、西门子等老牌厂商在推动，他们希望物联网领域能延续自身在GSM市场的优势，所以提出GSM升级优化EC-GSM的技术路线。
事实上，在物联网无线连接的广域网通信技术LPWAN(低功耗广域网)中，NB-IoT、EC-GSM和eMTC三种接入技术都是基于授权频段的技术外，而工作在非授权频段如Lora、Sigfox等技术在物联网市场应用中也备受看好。既然在物联网领域存在多种无线接入技术并行，那NB-IoT为什么能从立项到协议冻结仅仅用时不到8个月就完成标准冻结，脱颖而出?
上海移远通信技术股份有限公司市场总监孙延明在接受本刊记者采访时表示，NB标准之所以能快速冻结的原因，主要存在三个方面，第一是市场方面推动的原因，从NB-IoT、EC-GSM和eMTC三种技术的竞争来推动物联网的发展局势，而在非授权频段LoRa、Sigfox技术的应用在低功耗、短距离应用实际上已经走在前面的了，并有运营商已经明确表示支持LoRa、Sigfox技术，所以3GPP组织中推动NB-IoT标准这也是顺势而为;第二个原因就是本身BN-IoT标准的技术特点明显，确实适合广域网、低功耗、低速率的连接，产业链都比较看好这种技术应用，当然这也与运营商的积极推动息息相关;第三个原因就是市场的应用催生，同时物联网的市场发展也确实到了当前的阶段，缺少一个爆点使其激发出来，现在产业链都在关注BN-IoT标准，包括芯片、模块、终端应用都在跟进这个技术标准，来快速推动物联网的市场发展。
当然，NB-IoT标准之所以能快速冻结，这与非授权频段LoRa、Sigfox的技术应用不无关系。夏玥告诉记者，随着在非授权频段的Lora、sifox等新技术标准的发展，从3GPP制定物联网的路线来看，在新的标准之争里面，也不希望以低功耗和窄带特性见长的NB-IoT技术发展落后，所以3GPP在面对多种标准之争时，就必须要最快拿出应对多种物联网的窄带的技术标准，这也是对LoRa、Sigfox等技术的一种竞争体现。
而在授权频段中的NB-IoT、EC-GSM和eMTC三种物联网接入技术，NB-IoT自然是最先广泛受到认可。联发科在接受记者采访时表示，对于eMTC我们还在关注中，目前联发科在物联网技术中的重心还是以NB-IoT为主。
沈磊告诉记者，对Qualcomm来讲，正如我们在LTE上的巨大投入以及向5G不断演进一样，在物联网领域的NB-IoT和eMTC都是非常重要的，而从另一方面来说，如果运营商仍有2G网络资源可以使用，那么EC-GSM也会成为我们的选择之一。
“目前EC-GSM标准推动还比较少，而eMTC主要由北美运营商在大力的推动，市场也比较关注，欧洲和国内等市场是比较关注NB-IoT的标准推动与市场发展，当然像日韩等运营商也在关注LoRa、sifox等技术发展。”夏玥告诉记者，中兴物联在物联网的技术路线上对主流的技术都会进行跟进和研究，目前主要是集中在NB-IoT、LoRa、LTE CatM，将在9月份推出NB-IoT的模块，目前正处于内部测试阶段。
“从整个产业链来说，一个标准的成立首先得有厂商来推动。”孙延明认为，在三种技术标准中，最快走向规模应用的会是NB-IoT，然后会是eMTC，至于EC-GSM还要看市场推动。整体来看，NB-IoT标准的率先突围，有多重意义，同时这与国内三大运营商、中兴华为关联密切，所提供的议案支持绝不在少数，华为提供了近千项提案，中兴提供了200余项提案。华为表示，NB-IoT从2015年9月立项到今年6月份冻结的只是核心标准协议，预计在今年9月份完成性能部分的标准制定，最后的一致性测试标准也将在今年12月完成。
占据物联网七成应用 与eMTC互为补充
随着NB-IoT核心标准协议的冻结，围绕NB-IoT低功耗、低速率等连接特性的应用正在展开。沈磊告诉记者，NB-IoT最主要的几个特性包括，系统复杂性大幅降低，放弃追求速率，使成本得到极大优化;功耗降低，电池续航时间大幅延长;网络覆盖能力大大加强;网络覆盖密度增强。这样，NB-IoT才能支持海量物联网部署的应用。
夏玥对此表示认同，并称，总的来看NB-IoT有四个方面的应用优势，第一是深度覆盖，通过在基站侧通过降低或是提高某个频段，这会比传统的基站发射信号高20个dB，这像智能抄表、地下停车场等应用场景将会广泛应用到NB-IoT的广覆盖特性;第二是海量连接，NB-IoT将会比传统的通信连接增加50-100倍，当物联网发展到几百亿个连接数量时，目前的通信网络难以支撑这么多的连接节点;第三是低功耗，NB-IoT的应用可以使两节5号电池的理论数据可以用到10年的生命周期;第四是低成本，整个NB-IoT的模块预计在成本上会做到10美金，当然这也跟产业链的成熟程度有关，比如刚开始，整体成本会贵，但如果真达到这么多的连接数量，成本就会降低。
正是因为NB-IoT这些先天性的应用优势，将会快速带动物联网的新兴市场发展，其中也包括存量市场。孙延明告诉记者，NB-IoT标准的冻结使得产业链有了一致的共识，这对物联网发展意义重大，NB-IoT标准出来之后，会对很多存量市场实现激活，单就智能抄表每年预计新增5000万左右，同时在新兴应用中，譬如在可穿戴市场、户外运动、健康检测、家居控制等多个市场都已经在计划增加NB-IoT的连接应用，这将激起存量市场的同时，也会应用在很多新兴的市场应用，并配合国内运营商的终端补贴推动，将会带动整个市场的发展。
“此前在响应物联网方案中，因为受限于技术、成本以及应用场景的限制市场难以展开，而凭借NB-IoT标准的特性，会逐步打开物联网市场应用，我们认为NB-IoT标准将对整个物联网的应用比例将达到70%。”夏玥告诉记者，NB-IoT标准的冻结对物联网的发展意义很大，之前没有标准都是各自做各自的产品，现在标准制定之后，不管是设备厂商、芯片厂商、终端厂商都会根据这个标准来研发设计，对整个产业的落地和发展起到一个非常好的推动作用。
事实上，在NB-IoT占据70%的物联网应用中，主要是还是以低连接速率为主，因为NB-IoT的理论带宽速率在200KB。
孙延明认为，我们也NB-IoT对整个物联网的占比应用绝对是多数的，但具体是70%或是更多还有待市场来验证，以M2M模块在物联网中的应用为例，M2M通信模块每年复合增长率是30%左右，随着NB-IoT标准冻结，M2M复合增长率肯定不止30%，甚至增长到100%都很有可能。
在低速率连接应用上，孙延明告诉记者，NB-IoT的速率等级可以与2G进行横向对比，2G的峰值是在85.6kbps的下行速率，NB-IoT的下行速率不到200kbps，都属于低速率的应用。而NB-IoT之所以成本低的原因之一就是因为速率低，如果应用速率变大，CPU的处理能力和成本就会变大，缓存、功耗也就下不去，NB-IoT就是为低功耗，低速率的物联网应用的需求。
“NB-IoT所支持的Cat-NB1就是进一步窄带化对无线频谱的要求，可以用200KHz来进行传输，速率降到70Kbps或者50Kbps，甚至更低。”沈磊表示，对于很多物联网应用来说，这个速率已经足够了。这种简化带来的好处是可以得到更好的成本、更低的功耗。这里提到的“功耗”是有本质性变化的，比如从前Cat1或Cat4的调制解调器很难用电池供电达到数天甚至数月的使用寿命。而Cat-M1和Cat-NB1的基本诉求是通过两节AA电池可以支持10年以上的电池续航时间。
从这个比较可以看到，以系统简化、速率降低为代价，Qualcomm得到了更好的成本、更好的网络覆盖和更好的部署能力。对于智能手机来讲，一个基站可能可以覆盖几十甚至几百个智能手机。但Cat-M1可以部署大概一万个或者一万五千个左右的节点，而Cat-NB1则可以覆盖四万、五万个甚至更多的节点。
Qualcomm的MDM9206将使终端制造商能支持成本优化的解决方案，并作为Cat-M(eMTC)和窄带物联网(NB-IoT)的组成提供增强的超低功耗和扩展范围，还能够利用窄带调制解调器更高效地服务低数据速率的物联网应用。
而在整个物联网市场应用中，还是会存在高速率的连接需求，譬如在导航、多媒体视频监控等车载应用上就需要高速率的连接应用，这也是NB-IoT标准目前所不具备的。沈磊告诉记者，Qualcomm有不同级别的产品，对于数据传输要求是不一样的。从物联网来讲，肯定有一些相对传输要求高的产品以及低的产品，这也是为什么Qualcomm推出的是一个产品系列，一个是MDM 9x07，支持Cat4，最高支持150Mbps传输速度;一个是MDM 9207-1，它支持Cat 1的标准;另外还有MDM 9206，支持Cat-M1，以及通过软件升级可以支持NB-IoT。
相比而言，同是基于LTE技术的eMTC协议却适应更高的连接速率。夏玥告诉记者，eMTC是3GPP很早就制定的一条技术路线，目前eMTC是定义高速率连接应用，从LTE的Cat3到Cat9、Cat12等不同高低速率都会存在应用，这会将与NB-IoT的发展成互补之势。
“NB-IoT和eMTC最明显的特点就是带宽不一样，NB-IoT带宽只有200KB，eMTC最低带宽也有1.4M。”孙延明认为，现在物联网市场应用不需要那么高的网络速率，其实有几十KB就够了，类似无线抄表的应用，就是通过无线连接，配上传感器来采集数据，这对连接速率的要求不高，而速率高了，整个应用成本也就上去了，这会对芯片、模块的设计要求也会增加，NB-IoT在缩减成本的同时，同样可以简化产品设计的难度。
沈磊告诉记者，还有一点得到充分考虑的是，eMTC和NB-IoT可以很大程度复用现在FDD-LTE和TDD-LTE的网络基础设施。因此通过做小量设备投资，原有网络就可以对未来的Cat-NB1和Cat-M1进行支持，并不需要重新建一张网，这样可以大量减少网络建设和运维的成本。
目前来看，根据物联网应用状态发一些控制命令，这些低速率的连接标准就能够满足市场应用。夏玥告诉记者，未来NB-IoT标准在Cat M、Cat1等低速率的应用会占据大部分市场应用，同时也会在高速率层面的展开应用。此外，从网络层面来讲，NB-IoT和eMTC都是基于LTE技术，LTE将来绝对是未来终端布局的一个方向。从大的方向来看，NB-IoT和eMTC未来在不同的地区的市场会有不同发展形势，当然NB-IoT功耗更低、带宽更小、成本更低，NB-IoT的应用优势将会更好。
产业链多方推进 将于明年年初试商用
基于上述NB-IoT标准优势和市场应用趋势，可以看到NB-IoT的商用条件已经成熟，整个产业链也将“一触即发”，从运营商、设备商、芯片厂商以及终端厂商都在为商用“备战”，其中国内三大运营商显得相对激进。
在NB-IoT标准冻结之后，中国电信启动800M频段重耕;中国联通今年计划在超过5个城市启动基于900MHz、1800MHz的NB-IoT外场规模组网试验及业务示范;中国移动今年安排6亿专项用于物联网行业的芯片、模组、行业终端补贴，更是制定了2020年中国移动物联网的目标是实现50亿的“大连接”，1000亿元的物联网收入规模。为此，中国移动正在携手产业链，共同构建“NB-IOT/5G网络演进”、“IoT开放云平台”、“智能IoT终端”的技术体系，用以支撑自身“50亿大连接”的目标设定。
对于三大运营商对NB-IoT的激进布局，夏玥认为，从运营商的角度看，主要是因为人与人之间的通讯相对饱和了，手机已经现实了人手一部，而物联网方兴未艾，预计到2020年有500亿个终端连接到物联网中，这是一个庞大的市场驱动。
目前，三大运营商都已经开启对物联网的补贴政策，NB-IoT产业链的发展也是围绕运营商的节奏在展开。夏玥表示，NB-IoT需要接入公网运行，运营商上可以通过现有网络进行升级，也可以像中国电信重耕800M频段一样，将部分频段拿来做NB-IoT的连接应用，当然这对其本身的CDMA网络是没有影响。NB-IoT的连接应用在网上会更倾向于与重耕新建的网络频段，重耕主要是将核心网和协议进行重新规划应用，在建站的时候利用已有的频段在空中接入这一块利用起来，重新接入。
夏玥进一步告诉记者，国内运营商预计是在今年第4季度进行NB-IoT的试点工作，明年第一季度会进行试商用，并希望会在明年进行批量商用，但客观来说，这略显激进。当然这主要是因为三家运营商的态度都比较积极，但从我们的角度来看，我们认为批量商用预计会在2018年。
除了在NB-IoT的网络层面布局外，NB-IoT的专用芯片也已经开始研发。联发科告诉记者，目前联发科在NB-IoT方面已经开始投入了芯片研发，大概是在明年上半年会跟运营商做一些互测，并在明年下半年推出具体的产品，整个时程规划来讲还算正常。
“NB-IoT标准的冻结，使得芯片的研发设计就有一个依据，从NB-IoT的芯片来看，其应用复杂度也会提升，未来成本也会降低。”夏玥告诉记者，NB-IoT芯片与消费类芯片在协议上不一样，但整体的架构是类似的，主要还是依靠之前做消费类芯片厂商来研发推动，目前中兴和华为已经在进行研发，华为预计在今年下半年推出NB-IoT的专用芯片，而中兴在时间规划上也是差不多。
沈磊告诉记者，Qualcomm在NB-IoT方面做了很多先行者的工作。从最初的标准来看，比如在3GPP Cat-M1和Cat-NB1，Qualcomm是最主要的技术贡献者之一。同时在标准制定之前有很多竞争性、互补性的技术，Qualcomm也做了很多协调工作，帮助更快进入产品化和商业化。在今年年初，eMTC和NB-IoT的标准还未完全制定，Qualcomm已在通过节能模式(Power Save Mode)和增强型接收中止(Enhanced Discontinues Reception)实现了低功耗关键技术，Qualcomm现已开发了芯片，并与网络设备运营商和运营商一起做了联合技术认证和演示工作。
沈磊也坦言，NB-IoT相关标准刚冻结，估计会在之后不久正式release，所以目前对于Qualcomm支持NB-IoT的产品的具体时间表还没法提供，而且中间可能还会有一些变数，比如由OEM厂商或者运营商的变数等。当然现在有了固定的标准规范，可以在此基础上提供合规的芯片和基础设施产品，而Qualcomm在去年末发布的MDM 9206芯片，既能支持NB-IoT又能支持eMTC。比较成熟的、基于MDM 9206的产品将在2017年初发布，会先支持eMTC，在软件升级提供之后将能支持NB-IoT。
随着NB-IoT产业链的蓄势待发，从NB-IoT产业链的网络到芯片及模块的逐渐成熟，NB-IoT对终端的应用将会有要求有哪些?夏玥认为，运营商、芯片厂商、模组厂商都定义不了终端的需要，终端应用也只是提供了一个平台或是硬件。未来NB-IoT市场真正的发展其实有两大块，第一就是当连接数量变多了，要做一些整体的解决方案;第二个就是大数据，这么多数据信息，需要跟运营结合起来，如何把产业链打开才是关键。
“窄带物联网(NB-IoT)现在已经有了LTE Cat-M1，我们也在继续不断从3GPP Release 13向Release 14演进，会针对吞吐量需求不是特别大的联网终端去增加一些全新的特性与功能。”沈磊表示，在广播功能方面，在Release 13中只能支持单路广播(unicast)，在Release 14中会增加多路广播(multicast)功能，这一功能对通过空中链路(over-the-air)直接升级部署在不同领域的物联网终端来说十分重要。在目前的Release 13中，NB-IoT不支持VoLTE，而在未来的Release 14中，会尝试增加语音功能的支持。这些都是Qualcomm在Release 14中准备实现的功能提升。随着NB-IoT不断演进，我们希望它能为适用于5G的NB-IoT打下基础，在向Release 15前进的过程中继续激发它的发展潜力，继续发展窄带的功能与优势，让NB-IoT更好地支持范围更广泛的物联网应用场景。