電力云
NB-IoT和LoRa真正角逐的領域在哪里?
2018-09-25

在需要公網的場景下,NB-IoT和LoRa具有很強互補性,但在需要行業、企業級專網的項目中,NB-IoT專網方案就和LoRa、Weightless、ZETA等其他技術有明顯的替代性關系。

近日,正在召開的“天翼生態博覽會”期間,中國電信董事長楊杰透露已建成40萬個NB-IoT基站,實現城鄉全覆蓋。加上此前中國聯通商用的30萬基站,以及中國移動在全國開展的NB-IoT建設,NB-IoT成為運營商級低速率物聯網大網的唯一選擇已沒有懸念,未來可能適時引入中速率的eMTC網絡。不過,物聯網豐富場景的特征讓大網之外的行業級、企業級專網的需求也非常強烈,在接下來短時間內,物聯網專網或許將快于公網發展速度。

明確的需求,現成的資源

在傳統的人與人通信階段,除了我們常用的三大運營商2G/3G/4G公共網絡提供語音和數據服務外,大量重點行業也存在自主建設、自主運營的專網,如鐵路、電力、民航、公安等行業,由于其行業特殊性,在運營過程中對通信服務產生特殊需求,尤其是對高可靠和安全性的需求,催生了行業集群專網的業態,也催生了大量提供行業專網服務的企業。

物聯網網絡面對的是各種物理形態設備,在很多行業中,那些需要實現聯網設備的專用屬性非常明顯。因此,同集群專網需求類似,這些行業也需要物聯網專網,以保障自身生產、經營各環節的效率、安全性和可靠性。

針對公網和專網的需求,筆者根據用戶終端規模和分布地域,列出最終形成的業態如下圖所示。

從上圖可以看出,當用戶僅擁有非常少量的終端時,如果這些終端分布范圍較為廣泛,自建一張專網的意義就不大,而當這些終端分布比較集中時,根據用戶對網絡自主性和成本的權衡,可能有少量自建專網;當用戶擁有大量終端時,若這些終端分布范圍較廣,也可能有少量用戶基于自主可控考慮在終端分布地域自建專網,但大部分專網還是集中在用戶擁有大量終端,且這些終端相對集中的場景。

對于電力行業來說,可能更多位于“大量終端、大范圍分布”的象限,但電力專用性的特征使得建設專網的需求更為強烈;對于城市地鐵公司、機場等場景,可能更多位于“大量終端、小范圍分布”的象限,建設專網的性價比更高一些。

近年來,寬帶集群專網已經在各個重點行業中實現應用,部分寬帶集群專網也用于這些行業的物與物的連接中,而專用于物聯網的窄帶專網還未落地。在過去幾年中,NB-IoT、LoRa以及其他低功耗廣域網絡的發展,給行業專網提供了很多選擇。實際上,大量行業對于物聯網的需求已非常明確,而且也具備了很多運營專網的資源。

(1)物聯網專網所需基礎資源

由于歷史原因和行業自身特點,大量垂直行業的企事業單位本身擁有一定的基礎資源,這些資源讓建設物聯網專網門檻大大降低。其中,頻譜資源和站址資源是關鍵,因為其本身具備專有的頻譜資源,且在其業務部署的區域中,均有可供基站部署的設施,形成現成的站址。比如,電力行業有專有的230MHz頻譜,而其所有的輸配電塔可以作為基站部署的站址。近期,中國鐵塔和國家電網還曾簽署協議,希望將電力塔資源充分利用起來,作為通信塔的補充。

(2)網絡運營的經驗

對于那些已運營過專網的行業用戶來說,他們已具備了豐富的網絡運營經驗,不少行業已成立專門的專網運營公司或團隊。那么,再建一張專用于物聯網的網絡,他們可以復用以往的專網運營團隊和經驗,加速其物聯網項目的落地。

(3)有規模效應

很多行業專網的潛在用戶本身擁有大量終端,這些終端聯網后形成規?;奈锫摼W連接。如用電信息集采業務,面對的是每個城市數百萬級別的計量終端。規模效應使得自建的物聯網專網使用率高,連接數會大大高于傳統集群專網的連接規模。

(4)有專門管理的訴求

由于行業特殊性,不少企業對于自主可控的專網有明確訴求,這也讓以往集群專網的建設很有必要性,而這些行業引進的物聯網解決方案,很多是直接應用于其核心的生產經營流程中,對于自主可控的訴求更高,進一步提升了對物聯網專網的需求。

多種技術角逐物聯網專網市場

本文開頭提到,NB-IoT已成為物聯網公網的唯一選擇,但在專網市場上并未形成統一的格局,針對行業級、企業級的物聯網專網,可選技術更為豐富,除了目前發展速度最快的LoRa外,NB-IoT專網方案也已經入局,而Weightless、ZETA等技術雖然產業生態圈不大,但也在一些垂直領域中找到自身的一席之地。

在過去三年多的時間里,LoRa在國內發展非常迅速,不過這些已落地的LoRa項目更多是行業、企業專網的形態。雖然其中有不少項目的用戶對于自主可控的網絡需求并不是很強烈,其中大部分本來采用NB-IoT就可以滿足其需求,但在初期要么是由于NB-IoT網絡覆蓋不足,要么因為NB-IoT成本相對偏高,使其選擇了LoRa方案,而LoRa供應商也為其提供了端到端的通信方案交付。

在一些智慧城市、智慧園區項目中,往往有一個第三方運營商會建設和運營LoRa網絡,給城市和園區中相關應用方提供網絡服務,不過這種形態更多還是運營方為了所覆蓋的行業應用自建自營網絡,可以算是一種“準專網”形態的網絡。

對于NB-IoT,除了三大運營商部署外,也有針對行業級、企業級專網形態的NB-IoT方案。早在2016年6月,華為就推出了基于NB-IoT的專網方案eLTE-IoT,華為企業網BG對此做出以下描述:

eLTE-IoT解決方案是為企業自建的免授權物聯網市場,提供基于Sub-GHz免授權頻譜的低功耗中長距物聯網無線技術。針對低數據速率、大規模終端數目及廣覆蓋要求等典型的M2M應用場景,eLTE-IoT可以為政企等行業客戶,如智慧城市、電力和燃氣/水務廠商開辟廣闊的物聯網市場。eLTE-IoT的芯片將完全重用3GPP NB-IoT的芯片,和免授權頻譜上的LTE技術類似,eLTE-IoT產業鏈的參與者,也是3GPP NB-IoT的玩家。

可以看出,NB-IoT專網方案很早已進行研發,隨著NB-IoT產業鏈的發展成熟,專網產業鏈也隨之準備就緒。此前,墨西哥電力公司就采用eLTE-IoT方案,在ISM頻段上部署了電力物聯網專網開展用電信息采集應用。去年9月份,國網天津電力公司曾在470M上開展了NB-IoT專網的試點,且國家電網曾透露出希望在230MHz頻段引入NB-IoT專網。NB-IoT窄帶專網和寬帶專網互相配合,能夠覆蓋用戶大部分需要無線通信的場景。

電力行業是一個相對封閉的領域,對物聯網專網有需求,而電力行業擁有大量的計量表計、資產設備,使其成為一個潛在的規?;锫摼W市場。面對這么一個規?;氖袌?,NB-IoT從芯片、模組到最終的網絡部署,都可以做定制化的開發,比如專門開發支持230M的芯片和基站設備。若此類項目能夠落地,則可能在幾年內形成一張上億規模連接數的專網,這對于NB-IoT產業鏈的推動不亞于運營商網絡深度廣度的部署。當然,此類模式若形成并具有復制性,對于運營商的NB-IoT公網會產生一定沖擊。當然,相對于公網,專網的成本較高,因此NB-IoT專網更多應用于成本敏感性不高的行業。

在本周一召開的“物聯網通信與傳感器融合創新論壇”上,國內專注于Weightless和ZETA技術的兩家企業分別介紹了其發展情況。Weightless和ZETA也是專用于物聯網的低功耗廣域網絡技術,Weightless目前在國內水務、燃氣等公用事業行業中已有合作意向和一些項目的測試,給這些領域專門提供專網服務;ZETA在國內已推出數年,目前已在照明、建筑節能等垂直領域提供專網服務,且近期在日本實現技術輸出。

除了LoRa、NB-IoT、Weightless、ZETA外,目前還有其他技術也在一些垂直行業中提供類似專網的服務。由于各行業需求的異構性,并不一定要求采用統一的技術標準,因此這些技術均有其發揮的舞臺,也存在著正面的競爭關系。

從低功耗廣域網絡進入人們視野起,針對NB-IoT和LoRa之間競爭的爭論就一直存在,實際上在采用NB-IoT公網的一些項目中,兩者更多是互補的關系,現有不少落地應用中,由于NB-IoT覆蓋不足或網絡邊緣的場景下,通過發揮LoRa的靈活性和低成本優勢,使得項目能夠成功落地。

不過,在需要行業、企業級專網的項目中,NB-IoT專網方案就和LoRa、Weightless、ZETA等其他技術有明顯的替代性關系。雖然目前NB-IoT專網方案成本較高,但隨著NB-IoT整體產業鏈的成熟,其成本下降速度會很快,我們設想一個場景,假以時日,當參與NB-IoT專網產業鏈的企業很多時,可能也會出現大量廠商提供模塊、設備、簡化的核心網和網絡運維平臺,以及在非授權頻譜上NB-IoT方案也會像LoRa一樣靈活部署,最終專網用戶會從多個維度對其進行評估來選擇合適的方案。

專網雖然具有碎片化的特點,但其針對性、定制化的特點讓行業用戶更快落地。短時間內,低功耗廣域網絡(LPWAN)專網可能會催生更多的物聯網應用案例,同時給公網提供參考。未來大部分低速率物聯網終端會通過NB-IoT公網實現連接,這一市場規模一定大于專網市場,但是專網更容易在短期形成豐富的落地用例。


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