NB-IoT成為蜂窩IoT連接的首選技術，未來又哪些挑戰(zhàn)？
為了滿足此類應用的需求，并且仍能夠受益于傳統(tǒng)標準，3GPP 定義了窄帶物聯(lián)網 (NB-IoT) 無線電接口，在傳統(tǒng)蜂窩技術無法輕易覆蓋的位置采用廣域蜂窩網絡提供IoT服務。
NB-IoT成為蜂窩IoT連接的首選技術
NB-IoT是新一代窄帶物聯(lián)網傳輸技術，由中國制定標準并在推廣實施，較傳統(tǒng)2G網絡，NB-IOT具有廣覆蓋、低功耗、低成本、信號強等突出特點，特別適合用在“水、電、氣”等能源管理領域持續(xù)自動傳輸數據、低功耗、長周期監(jiān)測的場景中應用。
2021年7月，湖南電力在長沙、湘潭的5個低壓臺區(qū)首批試點安裝543只智能物聯(lián)電能表。該表配置非介入式負荷識別模塊，可獲取電壓、電流高頻采樣波形，通過采用電氣特征組合算法，可以識別用戶電器用電量和用電時段。
智能物聯(lián)電能表在傳統(tǒng)智能電表基礎上，增加諧波計量、端紐測溫、計量誤差自檢測等功能，使用壽命從10年提升到16年 。由此，該表可預知電能表發(fā)熱、燒表隱患；解決高鐵用電、電信塔用電等可能存在計量盲區(qū)；可精準感知分布式電源、新能源汽車充電設施、高次諧波污染設備接入電網引起高壓高頻干擾，防范各類風險。
2020年我國已經進入"電網2.0"時代，智能電表應用需求持續(xù)攀升。未來隨著智慧城市、物聯(lián)網等產業(yè)發(fā)展，智能電表有望成為泛在電力物聯(lián)網中重要的設備。
根據國家電網數據顯示，目前國網系統(tǒng)接入的終端設備超過5億只，國家電網規(guī)劃預計到2025年接入終端設備將超過10億只。到2030年，接入的終端設備數量將達到20億只，整個“泛在電力物聯(lián)網”將是接入設備最大的物聯(lián)網生態(tài)圈。
智能電能表作為電網的終端計量及感知設備，是泛在電力物聯(lián)網的關鍵一環(huán)。隨著泛在電力物聯(lián)網的加速建設，以及電表新標準的啟用，電網公司對產品質量要求將會進一步提升，部分研發(fā)能力弱、資金規(guī)模小的企業(yè)將會逐步退出智能電表市場，行業(yè)進一步向頭部企業(yè)集中。
NB-IoT 發(fā)展歷程和現狀
在過去這幾年，NB-IoT 是當之無愧的行業(yè)網紅，備受追捧。三大運營商拼命推動它的商用落地，政府出臺了各項文件政策給它鋪路，設備商們更是不遺余力地進行宣傳造勢。
來回顧一下 NB-IoT 的發(fā)展歷程：2013 年，業(yè)內相關廠商、運營商展開窄帶蜂窩物聯(lián)網發(fā)展，起名為 LTE-M；2014 年由沃達豐、中國移動、Orange、意大利電信、華為、諾基亞等公司支持的 LTE-M 在 3GPP GERAN 工作組立項，被重新命名為 Cellular IoT；2015 年，華為和高通共同宣布了 NB-CIoT 方案；同年 8 月，愛立信聯(lián)合幾家公司提出了 NB-LTE 概念；2015 年 9 月，NB-CIoT 和 NB-LTE 兩個技術方案進行融合，NB-IoT 正式誕生。
NB-IoT 從 2015 年 9 月 3GPP 在 RAN 全會達成一致以后，得到全球大多數的運營商、通訊設備廠商、芯片廠商、終端廠商的支持和響應，這標志著世界范圍的物聯(lián)網通信標準已經產生，并將為整個產業(yè)鏈帶來巨大商機。
政策方面，在 2017 年 6 月，工信部發(fā)布了《關于全面推進移動物聯(lián)網(NB-IoT)建設發(fā)展的通知》，通知要求：一是加強 NB-IoT 標準與技術研究，打造完整產業(yè)體系；二是推廣 NB-IoT 在細分領域的應用，逐步形成規(guī)模應用體系；三是優(yōu)化 NB-IoT 應用政策環(huán)境，創(chuàng)造良好可持續(xù)發(fā)展條件。
為了配合產業(yè)轉型升級，引爆新的經濟增長點，運營商以 NB-IoT 物聯(lián)網為突破口，開啟一次次大規(guī)模的 NB-IoT 模塊招標來加速 NB-IoT 應用和產業(yè)發(fā)展。然而，此舉催生了一場模塊廠商在價格方面的激烈競爭，短短幾年間，模塊價格從 70 元人民幣下降到 20 元，NB-IoT 芯片價格從 5 美金殺到 2 個美金以下，市場情形慘烈。
從市場數據來看，2017 年華為海思推出 Boudica120 國內第一顆 NB-IoT 芯片至今，累積出貨 2000 萬顆，而其他國內 NB-IoT 芯片廠家總出貨量不超過 1000 萬顆。
從發(fā)展現狀來看，截至今年 5 月底，全球已有 84 張 NB-IoT 網絡商用（GSMA），全球模組種類已超過 100 種，成為全球應用最廣的物聯(lián)網技術之一。國內 NB-IoT 用戶數已經達到 3000 萬。同時，國內的消費級物聯(lián)網硬件銷售額預計在 2022 年超過 3000 億美元，年復合增長率超過 20%。
NB-IoT 市場仍然格局未定，產業(yè)鏈上下游廠商都想抓住這個市場機會，分得 NB-IoT 市場一杯羹。
機遇
NB-IoT設備有一個明顯的短板就是使用電池供電，一方面電池的壽命始終有限，另一方面NB-IoT設備數量已經在十億級，未來很可能發(fā)展到百億級，如果仍然使用電池供電，意味著要消耗數百億的電池，大規(guī)模更換電池成本極高，同時大量窄帶設備工作環(huán)境惡劣，未來將廣泛分布在山區(qū)、農田、河流、湖泊、森林等人跡罕至的地區(qū)，更換和回收難度大，且極易造成環(huán)境污染，這與我國當前的“雙碳”時代精神相悖，業(yè)內已經有人提出了質疑的意見，并呼吁發(fā)展綠色、環(huán)保、低碳的物聯(lián)技術。
在這種背景下，無源物聯(lián)網逐漸成為市場的熱點。無源物聯(lián)網技術即實現物聯(lián)網設備不需要電池，也能夠進行數據采集、傳輸等工作。目前，無源NB-IoT，UHF RFID等無源物聯(lián)技術逐漸走向成熟，基于5G/6G的無源物聯(lián)技術也已進入了試驗階段，相關產業(yè)鏈正在快速發(fā)展，市場前景巨大，未來數年內，很可能形成千億級的物聯(lián)網市場，可能顛覆當前物聯(lián)網市場的格局。
無源物聯(lián)技術的核心，是不通過電池也能夠對設備進行供電，這就決定了設備的供電持續(xù)性和穩(wěn)定性難以得到保障，那么如何在無源的基礎上進一步降低設備的功耗，同時保證在供電不穩(wěn)定的情況下終端采集數據的完整性和有效性，也就成為無源物聯(lián)網市場需要突破的關鍵方向，而這兩點，恰恰是物聯(lián)網平臺可以發(fā)力的抓手。
物聯(lián)網平臺已經在幫助NB-IoT設備省電，無源NB-IoT又是未來最有前景的無源物聯(lián)技術，那么如果能夠將NB-IoT設備目前仍在承擔的一些計算工作，遷移到物聯(lián)網平臺側，就能夠進一步幫助設備省電，同時平臺還可以對無源物聯(lián)終端由于供電不穩(wěn)定造成的大量“臟數據”進行清洗，為物聯(lián)網應用屏蔽這些“臟數據”，提供更健康的數據服務，提高物聯(lián)網應用的開發(fā)效率。
因此，無源物聯(lián)網市場的整體趨勢很可能是設備側越來“越瘦”，平臺側越來“越強”，物聯(lián)網設備和應用與平臺之間的黏性越來越高，平臺可提供的服務越來越多，也就越來越具備規(guī)?；召M的條件，從而形成穩(wěn)定的商業(yè)模式。
挑戰(zhàn)
無源物聯(lián)設備的數量級，未來可能達到千億級，也就不可避免地對物聯(lián)網平臺的技術架構、安全體系、服務性能等方面提出了挑戰(zhàn)。
首先是面對千億級的物聯(lián)網連接，平臺側的計算資源始終是受限的，也就驅動物聯(lián)網平臺架構從目前的“平臺+設備”的中心集中式計算向“平臺+邊緣+設備”形成的分布式異構協(xié)同計算架構演變，從而實現隨著接入的設備數量和邊緣節(jié)點越來越多，物聯(lián)網平臺體系整體的計算能力越來越強，才能夠適應千億級的物聯(lián)網設備接入場景。并且，在這個過程中，AI技術將逐漸與平臺架構深度融合，以進行智能化的計算資源調度，來匹配千億級的異構海量終端接入和管理的計算需求。
其次就是在不穩(wěn)定供電的狀態(tài)下，會產生海量的“臟數據”，數據的完整性、時效性都較差，物聯(lián)網應用側很難直接使用這些數據，只能從物聯(lián)網平臺獲取數據，這一趨勢在提高了物聯(lián)網平臺價值的同時，也對于平臺的海量數據清洗和轉發(fā)能力提出了要求，平臺必須能夠將設備上傳的斷點數據或滯后數據進行智能化的處理，變成準確性、及時性、一致性和完整性較高，可以直接使用的數據轉發(fā)到物聯(lián)網應用。
最后就是安全方面，承載千億級物聯(lián)網設備的平臺，已經演變?yōu)樯鐣男畔⒒A設施，面臨空前巨大的安全壓力，如何保障平臺多方面的安全，成為了相關領域的重點研究方向。
