運(yùn)營(yíng)商的思考紛擾的LPWA市場(chǎng)

LPWA(LowPowerWideArea，低功耗廣域)從一開(kāi)始就被認(rèn)定為自2014年興起的第二波物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展浪潮中最關(guān)鍵的技術(shù)之一。在2015年，3GPP標(biāo)準(zhǔn)組織為應(yīng)對(duì)LoRa、Sigfox、Ingenu等非授權(quán)頻段LPWA技術(shù)零星部署與全球拓展趨勢(shì)的挑戰(zhàn)，迅速明確了NB-loT、eMTC及EC-GSM三條清晰的LPWA技術(shù)發(fā)展路線，到了2016年6月，最受業(yè)界關(guān)注的NB-loT技術(shù)的核心功能標(biāo)準(zhǔn)順利凍結(jié)，同時(shí)期Orange、韓國(guó)SK電訊、全球最大的有線電視網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商Comcast、印度塔塔通信以及日本軟銀等具有影響力的運(yùn)營(yíng)商已部署或者即將部署LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)，使得整個(gè)LPWAN(LowPowerWideAreaNetwork，低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng))競(jìng)爭(zhēng)從原先技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的口舌之爭(zhēng)在真正意義上升級(jí)轉(zhuǎn)入了市場(chǎng)備戰(zhàn)階段。面對(duì)紛擾的LPWAN市場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)商的思考是什么？網(wǎng)絡(luò)技術(shù)選擇是單選題還是多選題？直覺(jué)上運(yùn)營(yíng)商好像就應(yīng)該天然地遵循3GPP標(biāo)準(zhǔn)去走移動(dòng)蜂窩網(wǎng)的路線，根據(jù)自身情況與能力從NB-loT、eMTC及EC-GSM中選擇一種或兩種技術(shù)去部署，而其中最熱門的是NB-loT,預(yù)計(jì)未來(lái)有超過(guò)80%的運(yùn)營(yíng)商會(huì)部署NB-loT網(wǎng)絡(luò)，這種選擇的確規(guī)避了技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。那先簡(jiǎn)單對(duì)比—下非授權(quán)頻段LPWA技術(shù)陣營(yíng)中的最大熱門LoRaWAN與NB-loT的情況，如表1所示。表1LoRaWANNB-loT技術(shù)特點(diǎn)擴(kuò)頻基于LTE的窄帶產(chǎn)業(yè)推動(dòng)LoRa聯(lián)盟3GPP知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬歸屬Semtech公司，不收取專利費(fèi)用開(kāi)放性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)業(yè)鏈共享廠商支持情況芯片：Semtech(為主)、Microchip芯片海思IntelQualcomm中興微電子等國(guó)內(nèi)中小廠商等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備華為愛(ài)立信諾基亞中興等網(wǎng)絡(luò)安全接入安全：網(wǎng)絡(luò)接入已有簡(jiǎn)單定義，需自定義進(jìn)行加固應(yīng)用安全：由應(yīng)用層自行定義接入安全：完全遵循LTE網(wǎng)絡(luò)的接入能力應(yīng)用安全：由應(yīng)用層自行定義產(chǎn)業(yè)成熟度過(guò)熱期1～2年進(jìn)入成熟期(注隨著歐國(guó)外的產(chǎn)業(yè)鏈已相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈尚處于松散狀態(tài))幻滅期，2～5年進(jìn)入成熟工作頻率433MHz(國(guó)內(nèi))公開(kāi)非授權(quán)頻段，無(wú)需獲批國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商自有頻率，暫時(shí)無(wú)需獲批性能系統(tǒng)帶寬2MHz(8信道基站為例)200KHz(1個(gè)工作頻段)傳輸速率＜50kbps160kbps～250kbps覆蓋長(zhǎng)距，最大耦合損耗MCL=162dB長(zhǎng)距，最大耦合損耗MCL=164dB容量2000report/200kHz/1hour60000report/200kHz/1hour功耗平均56uA@162MCL(1report/day)平均85uA@164MCL(1report/day)成本模塊(￥)約30元目標(biāo)約35元(不含SIM卡座)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)(￥)單站(含施工)成本約2萬(wàn)元運(yùn)營(yíng)級(jí)LoRa網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器在百萬(wàn)元以上單站需新增RRU設(shè)備和BBU板卡(RRU可與低頻段LTE網(wǎng)絡(luò)一起建設(shè))運(yùn)營(yíng)成本較高(獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維)初期運(yùn)營(yíng)成本高后期與移動(dòng)蜂窩網(wǎng)融合運(yùn)維可攤薄運(yùn)營(yíng)成本從對(duì)比情況來(lái)看，NB-loT僅憑工作頻率這一點(diǎn)就具備了壓倒性的優(yōu)勢(shì)，這也是LoRaWAN等非授權(quán)頻段LPWA技術(shù)被對(duì)手所詬病的地方?！癢iFi的今天，就是LoRaWAN的明天”，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，用戶可以人為選擇不同的接入方式來(lái)緩解WiFi網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量變差的問(wèn)題，但到了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，終端若采用自動(dòng)選網(wǎng)功能，勢(shì)必會(huì)大幅度增加成本投入，這是物聯(lián)網(wǎng)解決方案廠商所不能接受的，控制終端成本是物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的核心問(wèn)題之一。既然如此，像LoRaWAN等非授權(quán)頻段LPWA技術(shù)應(yīng)適合于小眾市場(chǎng)，那為何還有運(yùn)營(yíng)商會(huì)選擇其進(jìn)行建網(wǎng)部署呢？還是讓我們一起來(lái)看看NB-loT到底離商用還有多遠(yuǎn)。表2NB-loT商用部署推進(jìn)時(shí)間表關(guān)鍵時(shí)間點(diǎn)待解決的關(guān)鍵問(wèn)題標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議2016年6月16日核心功能標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議凍結(jié)發(fā)布9月完成性能規(guī)范12月完成一致性測(cè)試規(guī)范商用芯片，第2季度提供商用模組功能協(xié)議一致性性能功耗與成本(預(yù)計(jì)2017年第2季度會(huì)有初步結(jié)論給出商用報(bào)價(jià))2016年10月實(shí)現(xiàn)與終端的聯(lián)調(diào)能力2017年第1季度可提供預(yù)商用設(shè)備功能協(xié)議一致性與性能(目前第三方配合測(cè)試的測(cè)試儀表正在研發(fā)中)季度可提供預(yù)商用設(shè)備同步支持新功能)用測(cè)試2017年第2季度啟動(dòng)預(yù)計(jì)第3季度末完成定與開(kāi)發(fā)網(wǎng)管與物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)安全保障以及設(shè)備性能評(píng)估商用部署隨著低頻段重耕工作的啟動(dòng)可提前至2017年第1季度啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)第3季度完成預(yù)商用測(cè)試后2017年年底前可完成網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化到2018年年初形成規(guī)模性的NB-loT網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化到2017年年底，NB-loT的網(wǎng)絡(luò)能力將完全具備商用能力，而芯片的性能與成本能否達(dá)到預(yù)期目標(biāo)是整個(gè)市場(chǎng)所關(guān)注的重點(diǎn)，也是LPWA市場(chǎng)選擇NB-loT技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)。對(duì)于運(yùn)營(yíng)商而言，現(xiàn)在是靜靜地等待NB-loT的到來(lái)，還是提前布局產(chǎn)業(yè)鏈領(lǐng)跑市場(chǎng)呢？未來(lái)NB-loT時(shí)代，將不存在制式的差異，所有運(yùn)營(yíng)商都將使用相同標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)，使用700MHz、800MHz以及900MHz工作頻段的差異體現(xiàn)在實(shí)際覆蓋效果上會(huì)變得很小，真正的差距在于運(yùn)營(yíng)商的基站站址數(shù)量的差異?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)運(yùn)營(yíng)商間的NB-loT市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)將會(huì)更慘烈，拼的是網(wǎng)絡(luò)覆蓋、資費(fèi)價(jià)格以及應(yīng)用解決方案的成熟性等。面對(duì)這兩年中已經(jīng)出現(xiàn)的窄帶物聯(lián)網(wǎng)商機(jī)，借助LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)率先占領(lǐng)市場(chǎng)，培育窄帶物聯(lián)網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)，快速形成完善的應(yīng)用解決方案，彌補(bǔ)在移動(dòng)市場(chǎng)中已有的差距，對(duì)于一些運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，不失為一種較為理想的市場(chǎng)戰(zhàn)略。當(dāng)然其后續(xù)仍然會(huì)全面部署NB-loT網(wǎng)絡(luò)，而自身的窄帶物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)鏈已經(jīng)提前培育好，可以迅速移植到NB-loT網(wǎng)絡(luò)上。LPWA的應(yīng)用到底有哪些？●LPWA技術(shù)的應(yīng)用市場(chǎng)潛力巨大，據(jù)AnalysysMason預(yù)測(cè)，到2022年，LPWA技術(shù)將服務(wù)超過(guò)27億美元的M2M市場(chǎng)，屆時(shí)會(huì)產(chǎn)生超過(guò)100億美元的收入。LPWA開(kāi)辟新市場(chǎng)有如下三大主要競(jìng)爭(zhēng)力。低成本：由于每個(gè)設(shè)備的成本低于5美元，并且每年的維護(hù)成本低于1美元。低功耗(無(wú)需外部供電)：使用同一塊電池，LPWA設(shè)備可以持續(xù)工作十余年，這是傳統(tǒng)的移動(dòng)解決方案無(wú)法達(dá)到的。強(qiáng)傳播(深度覆蓋，含廣覆蓋能力)：LPWA技術(shù)可以保證設(shè)備在樓宇或地下深處工作?！馤PWA技術(shù)特征是低成本、低功耗和強(qiáng)傳播，適應(yīng)的市場(chǎng)類型和傳統(tǒng)蜂窩移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的市場(chǎng)并不相同。LPWA技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)市場(chǎng)的進(jìn)一步擴(kuò)張，而不是簡(jiǎn)單地在原有市場(chǎng)對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的重疊和替代?！馤PWA技術(shù)特征可以適用于不同領(lǐng)域的垂直市場(chǎng)，GSMA(GSM協(xié)會(huì))按照應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⑵浼?xì)分為7個(gè)垂直市場(chǎng)，具體如圖1所示。圖1LPWA七大垂直市場(chǎng)的分類(來(lái)源：GSMA)據(jù)AnalysysMason預(yù)測(cè)，到2022年市場(chǎng)收益最大的三個(gè)垂直市場(chǎng)將會(huì)是農(nóng)業(yè)與環(huán)境(占25%)、消費(fèi)者和醫(yī)療(占22%)和智慧樓宇(18%)，具體如圖2所示。圖2全球LPWA技術(shù)收益預(yù)測(cè)7大垂直市場(chǎng)24個(gè)應(yīng)用示例的業(yè)務(wù)模型呈現(xiàn)出LPWA應(yīng)用需求是以弱移動(dòng)、上行事件觸發(fā)發(fā)送為主，如圖3所示。圖3典型LPWA應(yīng)用的業(yè)務(wù)模型示例而從國(guó)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的LPWA市場(chǎng)商機(jī)來(lái)看，目前還是聚焦在公共事業(yè)、農(nóng)業(yè)與環(huán)境、智慧城市以及智慧樓字中的少量應(yīng)用上，整個(gè)LPWA技術(shù)的應(yīng)用空間尚未打開(kāi)，當(dāng)然有些方面還有待LPWA技術(shù)進(jìn)一步完善來(lái)滿足，具體如表3所示。從現(xiàn)有的幾個(gè)重點(diǎn)窄帶物聯(lián)應(yīng)用來(lái)看，LoRaWAN與NB-loT所覆蓋的應(yīng)用有著很大的重疊性，兩者差異化的應(yīng)用不顯著，并且無(wú)論是LoRaWAN還是NB-loT在應(yīng)用適配上還是存在需要提前考慮以及進(jìn)一步完善的地方?！馤PWA技術(shù)適合單一化功能的小數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送應(yīng)用，例如水/煤氣抄表、環(huán)境數(shù)據(jù)收集等。若需增加視頻監(jiān)測(cè)功能時(shí)，那LPWA技術(shù)就無(wú)法滿足了。因此，在方案設(shè)計(jì)初期一定要明確應(yīng)用需求，兼顧考慮未來(lái)功能的擴(kuò)展，選擇合理的網(wǎng)絡(luò)接入方案與終端方案。●密集分布的終端同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)一定會(huì)對(duì)LPWA網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生影響，所以在應(yīng)用開(kāi)發(fā)時(shí)仍需要通過(guò)應(yīng)用平臺(tái)對(duì)終端進(jìn)行控制，以降低LPWA單基站的并發(fā)流量?！窕诨镜亩ㄎ荒芰δ壳吧袥](méi)有創(chuàng)新與突破，LPWA網(wǎng)絡(luò)定位精度仍與目前2G、3G以及4G網(wǎng)絡(luò)的能力相似，而GPS+LPWA通信模塊的定位方式則增加了終端投入成本，未必能得到客戶的普遍認(rèn)同。因此，LPWA的定位能力提升是后續(xù)技術(shù)研發(fā)中很重要的課題。有限的應(yīng)用市場(chǎng)也使得提前布局窄帶物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)變得相當(dāng)重要。當(dāng)然借助“技術(shù)引領(lǐng)應(yīng)用”的契機(jī)，運(yùn)營(yíng)商會(huì)通過(guò)LPWA網(wǎng)絡(luò)的部署充分挖掘潛在市場(chǎng)，為更多領(lǐng)域提供技術(shù)服務(wù)，LPWA將被用來(lái)發(fā)掘新的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。LPWAN運(yùn)營(yíng)模式能否突破？LPWAN市場(chǎng)除了直面運(yùn)營(yíng)商間的競(jìng)爭(zhēng)，是否還有潛在的對(duì)手呢？答案是肯定的。表3應(yīng)用LoRaWANNB-loT其他技術(shù)的機(jī)會(huì)是否滿足備注是否滿足備注公共事業(yè)水/煤氣監(jiān)測(cè)(含抄表)√影響需要對(duì)終端進(jìn)行應(yīng)用層的控制優(yōu)化①√同①若需增加基于視頻的水流監(jiān)測(cè)，則終端直接使用LTE技術(shù)或多模技術(shù)農(nóng)業(yè)與環(huán)境實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)√同①√同①-監(jiān)測(cè)√同①√同①-√同①√同①若需增加基于視頻的數(shù)據(jù)采集啊，則終端直接使用LTE技術(shù)或使用多模技術(shù)智慧城市城市停車√業(yè)務(wù)使用隨機(jī)性需做好容量規(guī)劃②√同②-√同②√同②-√同①√同①-智慧樓字煙霧報(bào)警器√同②√同②-智慧自行車√對(duì)有區(qū)域性覆蓋的要求適合(暫支持GPS+通信模塊的定位能力不提供基于基站的定位能力)√基于基站的定位精度與目前致或者直接使用GPS+通信模塊的定位能力③-物流物流×對(duì)有全國(guó)性覆蓋的要求不適合√同③若需增加語(yǔ)音能力，則需要考慮引入eMTC若需增加實(shí)時(shí)視頻能力則終端●全系統(tǒng)設(shè)備廠商可以部署行業(yè)性的NB-loT網(wǎng)絡(luò)一直以來(lái)NB-loT都被認(rèn)為是運(yùn)營(yíng)商的專屬，其實(shí)不然，當(dāng)全系統(tǒng)設(shè)備廠商具備了芯片的研發(fā)制造能力，其就能隨心所欲地改變NoT的工作頻段，這一行動(dòng)完全取決于市場(chǎng)利益。近兩年來(lái)，國(guó)內(nèi)采用1785MHz～1805MHz非授權(quán)頻段部署LTE-TDD行業(yè)私網(wǎng)的案例越來(lái)越多，在促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品成熟的同時(shí)，也快速進(jìn)入了規(guī)模化生產(chǎn)階段，若后續(xù)在500MHz以下非授權(quán)頻段增加NB-loT無(wú)線基站模塊，其實(shí)現(xiàn)難度不會(huì)太大，研發(fā)成本也不會(huì)很高，并且還能重用行業(yè)私網(wǎng)的核心網(wǎng)，網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的成本也在可接受的范圍之內(nèi)。同時(shí)，設(shè)備廠商自身也可以通過(guò)建設(shè)NB-loT開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)室與成立CLAA(中國(guó)LoRa應(yīng)用聯(lián)盟)等方式，建立產(chǎn)業(yè)生態(tài)圈，形成綜合性的應(yīng)用解決方案體系。在物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，運(yùn)營(yíng)商不僅是這些設(shè)備廠商的客戶，同時(shí)也是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?！駬碛胸S富的低頻段資源的廣電可以是個(gè)攪局者隨著電視廣播數(shù)字化、有線化的發(fā)展，廣電手中的低頻段頻譜資源會(huì)越來(lái)越多，在全國(guó)范圍內(nèi)如火如荼推進(jìn)的基于700MHz的NGB-W(NextGenerationBroadcastingWirelessNetwork，下一代廣播電視無(wú)線網(wǎng))試驗(yàn)，其中就包含了利用LTE技術(shù)建設(shè)雙向通信基站實(shí)現(xiàn)小區(qū)制雙向傳輸補(bǔ)盲的能力。NGB-W網(wǎng)絡(luò)由于政策的限制暫無(wú)法引入智能手機(jī)提供移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，但是對(duì)于能否提供物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)，至少現(xiàn)階段還沒(méi)有明確的限制，完全可以成為一種新的嘗試。所以，未來(lái)NB-loT甚至eMTC與NGB-W共網(wǎng)并存是有可能的，這將大大降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本，因?yàn)闆](méi)有一家運(yùn)營(yíng)商會(huì)為了LPWA市場(chǎng)去建設(shè)獨(dú)立的NB-loT網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)然，將LoRa、Sigfox、Ingenu等非授權(quán)頻段LPWA技術(shù)移植到500MHz或者600MHz頻段工作，這也是一個(gè)可行的選項(xiàng)。因此，從某種意義上講，LPWA技術(shù)就不存在非授權(quán)頻段技術(shù)與授權(quán)頻段技術(shù)的分類，所謂的非授權(quán)頻段與授權(quán)頻段技術(shù)的定義完全取決于頻譜擁有者對(duì)市場(chǎng)收益的判斷。面對(duì)這一市場(chǎng)，運(yùn)營(yíng)商處于前后夾擊的局面，如果一如既往地靠自身資產(chǎn)投入