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NB-IoT和LoRa真正角逐的领域在哪里?

在需要公网的场景下,NB-IoT和LoRa具有很强互补性,但在需要行业、企业级专网的项目中,NB-IoT专网方案就和LoRa、Weightless、ZETA等其他技术有明显的替代性关系。

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近日,正在召开的“天翼生态博览会”期间,中国电信董事长杨杰透露已建成40万个NB-IoT基站,实现城乡全覆盖。加上此前中国联通商用的30万基站,以及中国移动在全国开展的NB-IoT建设,NB-IoT成为运营商级低速率物联网大网的唯一选择已没有悬念,未来可能适时引入中速率的eMTC网络。不过,物联网丰富场景的特征让大网之外的行业级、企业级专网的需求也非常强烈,在接下来短时间内,物联网专网或许将快于公网发展速度。

明确的需求,现成的资源

在传统的人与人通信阶段,除了我们常用的三大运营商2G/3G/4G公共网络提供语音和数据服务外,大量重点行业也存在自主建设、自主运营的专网,如铁路、电力、民航、公安等行业,由于其行业特殊性,在运营过程中对通信服务产生特殊需求,尤其是对高可靠和安全性的需求,催生了行业集群专网的业态,也催生了大量提供行业专网服务的企业。

物联网网络面对的是各种物理形态设备,在很多行业中,那些需要实现联网设备的专用属性非常明显。因此,同集群专网需求类似,这些行业也需要物联网专网,以保障自身生产、经营各环节的效率、安全性和可靠性。

针对公网和专网的需求,笔者根据用户终端规模和分布地域,列出最终形成的业态如下图所示。

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从上图可以看出,当用户仅拥有非常少量的终端时,如果这些终端分布范围较为广泛,自建一张专网的意义就不大,而当这些终端分布比较集中时,根据用户对网络自主性和成本的权衡,可能有少量自建专网;当用户拥有大量终端时,若这些终端分布范围较广,也可能有少量用户基于自主可控考虑在终端分布地域自建专网,但大部分专网还是集中在用户拥有大量终端,且这些终端相对集中的场景。

对于电力行业来说,可能更多位于“大量终端、大范围分布”的象限,但电力专用性的特征使得建设专网的需求更为强烈;对于城市地铁公司、机场等场景,可能更多位于“大量终端、小范围分布”的象限,建设专网的性价比更高一些。

近年来,宽带集群专网已经在各个重点行业中实现应用,部分宽带集群专网也用于这些行业的物与物的连接中,而专用于物联网的窄带专网还未落地。在过去几年中,NB-IoT、LoRa以及其他低功耗广域网络的发展,给行业专网提供了很多选择。实际上,大量行业对于物联网的需求已非常明确,而且也具备了很多运营专网的资源。

(1)物联网专网所需基础资源

由于历史原因和行业自身特点,大量垂直行业的企事业单位本身拥有一定的基础资源,这些资源让建设物联网专网门槛大大降低。其中,频谱资源和站址资源是关键,因为其本身具备专有的频谱资源,且在其业务部署的区域中,均有可供基站部署的设施,形成现成的站址。比如,电力行业有专有的230MHz频谱,而其所有的输配电塔可以作为基站部署的站址。近期,中国铁塔和国家电网还曾签署协议,希望将电力塔资源充分利用起来,作为通信塔的补充。

(2)网络运营的经验

对于那些已运营过专网的行业用户来说,他们已具备了丰富的网络运营经验,不少行业已成立专门的专网运营公司或团队。那么,再建一张专用于物联网的网络,他们可以复用以往的专网运营团队和经验,加速其物联网项目的落地。

(3)有规模效应

很多行业专网的潜在用户本身拥有大量终端,这些终端联网后形成规模化的物联网连接。如用电信息集采业务,面对的是每个城市数百万级别的计量终端。规模效应使得自建的物联网专网使用率高,连接数会大大高于传统集群专网的连接规模。

(4)有专门管理的诉求

由于行业特殊性,不少企业对于自主可控的专网有明确诉求,这也让以往集群专网的建设很有必要性,而这些行业引进的物联网解决方案,很多是直接应用于其核心的生产经营流程中,对于自主可控的诉求更高,进一步提升了对物联网专网的需求。

多种技术角逐物联网专网市场

本文开头提到,NB-IoT已成为物联网公网的唯一选择,但在专网市场上并未形成统一的格局,针对行业级、企业级的物联网专网,可选技术更为丰富,除了目前发展速度最快的LoRa外,NB-IoT专网方案也已经入局,而Weightless、ZETA等技术虽然产业生态圈不大,但也在一些垂直领域中找到自身的一席之地。

在过去三年多的时间里,LoRa在国内发展非常迅速,不过这些已落地的LoRa项目更多是行业、企业专网的形态。虽然其中有不少项目的用户对于自主可控的网络需求并不是很强烈,其中大部分本来采用NB-IoT就可以满足其需求,但在初期要么是由于NB-IoT网络覆盖不足,要么因为NB-IoT成本相对偏高,使其选择了LoRa方案,而LoRa供应商也为其提供了端到端的通信方案交付。

在一些智慧城市、智慧园区项目中,往往有一个第三方运营商会建设和运营LoRa网络,给城市和园区中相关应用方提供网络服务,不过这种形态更多还是运营方为了所覆盖的行业应用自建自营网络,可以算是一种“准专网”形态的网络。

对于NB-IoT,除了三大运营商部署外,也有针对行业级、企业级专网形态的NB-IoT方案。早在2016年6月,华为就推出了基于NB-IoT的专网方案eLTE-IoT,华为企业网BG对此做出以下描述:

eLTE-IoT解决方案是为企业自建的免授权物联网市场,提供基于Sub-GHz免授权频谱的低功耗中长距物联网无线技术。针对低数据速率、大规模终端数目及广覆盖要求等典型的M2M应用场景,eLTE-IoT可以为政企等行业客户,如智慧城市、电力和燃气/水务厂商开辟广阔的物联网市场。eLTE-IoT的芯片将完全重用3GPP NB-IoT的芯片,和免授权频谱上的LTE技术类似,eLTE-IoT产业链的参与者,也是3GPP NB-IoT的玩家。

可以看出,NB-IoT专网方案很早已进行研发,随着NB-IoT产业链的发展成熟,专网产业链也随之准备就绪。此前,墨西哥电力公司就采用eLTE-IoT方案,在ISM频段上部署了电力物联网专网开展用电信息采集应用。去年9月份,国网天津电力公司曾在470M上开展了NB-IoT专网的试点,且国家电网曾透露出希望在230MHz频段引入NB-IoT专网。NB-IoT窄带专网和宽带专网互相配合,能够覆盖用户大部分需要无线通信的场景。

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电力行业是一个相对封闭的领域,对物联网专网有需求,而电力行业拥有大量的计量表计、资产设备,使其成为一个潜在的规模化物联网市场。面对这么一个规模化的市场,NB-IoT从芯片、模组到最终的网络部署,都可以做定制化的开发,比如专门开发支持230M的芯片和基站设备。若此类项目能够落地,则可能在几年内形成一张上亿规模连接数的专网,这对于NB-IoT产业链的推动不亚于运营商网络深度广度的部署。当然,此类模式若形成并具有复制性,对于运营商的NB-IoT公网会产生一定冲击。当然,相对于公网,专网的成本较高,因此NB-IoT专网更多应用于成本敏感性不高的行业。

在本周一召开的“物联网通信与传感器融合创新论坛”上,国内专注于Weightless和ZETA技术的两家企业分别介绍了其发展情况。Weightless和ZETA也是专用于物联网的低功耗广域网络技术,Weightless目前在国内水务、燃气等公用事业行业中已有合作意向和一些项目的测试,给这些领域专门提供专网服务;ZETA在国内已推出数年,目前已在照明、建筑节能等垂直领域提供专网服务,且近期在日本实现技术输出。

除了LoRa、NB-IoT、Weightless、ZETA外,目前还有其他技术也在一些垂直行业中提供类似专网的服务。由于各行业需求的异构性,并不一定要求采用统一的技术标准,因此这些技术均有其发挥的舞台,也存在着正面的竞争关系。

从低功耗广域网络进入人们视野起,针对NB-IoT和LoRa之间竞争的争论就一直存在,实际上在采用NB-IoT公网的一些项目中,两者更多是互补的关系,现有不少落地应用中,由于NB-IoT覆盖不足或网络边缘的场景下,通过发挥LoRa的灵活性和低成本优势,使得项目能够成功落地。

不过,在需要行业、企业级专网的项目中,NB-IoT专网方案就和LoRa、Weightless、ZETA等其他技术有明显的替代性关系。虽然目前NB-IoT专网方案成本较高,但随着NB-IoT整体产业链的成熟,其成本下降速度会很快,我们设想一个场景,假以时日,当参与NB-IoT专网产业链的企业很多时,可能也会出现大量厂商提供模块、设备、简化的核心网和网络运维平台,以及在非授权频谱上NB-IoT方案也会像LoRa一样灵活部署,最终专网用户会从多个维度对其进行评估来选择合适的方案。

专网虽然具有碎片化的特点,但其针对性、定制化的特点让行业用户更快落地。短时间内,低功耗广域网络(LPWAN)专网可能会催生更多的物联网应用案例,同时给公网提供参考。未来大部分低速率物联网终端会通过NB-IoT公网实现连接,这一市场规模一定大于专网市场,但是专网更容易在短期形成丰富的落地用例。

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责任编辑:段婕