1、NB-IoT 跻身 5G 标准，万物物联空间打开

国际电信联盟（ITU）召开的 ITU-R WP5D 会议于 7 月 9 日圆满结束，3GPP 5G 技术满足IMT-2020 5G 技术标准的各项指标要求，正式被接受为 ITU IMT-2020 5G 技术标准。通过的 3GPP 技术包含中国提交的 3GPP NR+NB-IoT RIT，韩国提交的 3GPP NR RIT，以及3GPP 提交的 NR+LTE SPRIT 和 NR RIT。这也意味着，由中国产业链主导的 NB-IoT 在实践中获得了全球产业链的广泛认可与支持，成为 5G 重要组成部分。

1.1 5G 统一标准成为共识，多标准时代终结

全球通信统一标准助力产业协同发展。多标准制要求供应商、运营商、生产商的产品对不同标准要具有兼容性，这将极大增加产业整体成本。5G 时代标准的统一可解决过去标准碎片化、无法互联互通、无法形成足够的经济规模等诸多痛点，从而促进通信产业繁荣。

1.2 NB-IoT 纳入 5G 国际标准，物联网行业乘风破浪

NB-IoT（Narrow Band Internet of Things）是由 3GPP 标准化组织定义的一种技术标准，是一种专为物联网设计的可在全球范围内广泛使用的窄带射频技术，其使用License频段，可采取带内、保护带或独立载波等三种部署方式，与现有网络共存。

NB-IoT 逐步演进，于 20 年 7 月正式写入 5G 标准。2014 年 5 月华为、Vodafone 提出了窄带技术 NB M2M；2015 年 9 月,在 3GPP 第 69 次 RAN 全会上,“NB-CIoT”和“NB-LTE”2 个技术规范融合为 NB-IoT；2016 年 6 月，NB-IoT 获得国际组织 3GPP 通过，标志着NB-IoT 商用化开始；2020 年 7 月，ITU-R WP5D 会议上，NB-IoT 正式成为 5G 标准。从 2016 年首次完成标准化工作至今，NB-IoT 在四年时间内快速发展。截至目前，全球已经有 71 个国家投资建设了 129 张移动物联网，其中 NB-IoT 网络达到 93 张。

NB-IoT 属于低功耗广域网通信技术（LPWA）的一种，凭借“大连接、广覆盖、低功耗、高安全”的特点，得到全球主流运营商和通信设备厂商的广泛支持。目前 LPWA 有三类代表性的技术：LoRa、Sigfox 以及 NB-IoT。LoRa 和 SigFox 二者都是工作于未授权的Sub-1GHz ISM 频段，而 NB-IoT 工作于授权频段。LoRa 是由各产业联盟共同推动的网络标准，用户不依靠运营商便可完成 LoRa 网络部署，成本低且自主化程度高；SigFox 是由法国同名公司自行开发的技术，掌握核心网的建设和营运，在全球范围内进行网络基地部署；NB-IoT 由通信行业最具有权威的标准划组织 3GPP 制定，并由国际电信联盟批准。

NB-IoT 能成为 5G 技术标准，是因为在 LPWA 场景下拥有 LoRa 及 SigFox 等技术无可替代的优势：（1）三大运营商所使用的 NB-IoT 频段由国家统一分配，使用者只能透过电信业者或第三方代理商取得授权技术和频段才能使用 NB-IoT 相关服务，安全系数及通讯质量较高且基本不存在被清频的风险；（2）NB-IoT 构建于蜂窝网络，可直接部署于 GSM网络、UMTS 网络或 LTE 网络，以降低部署成本、实现平滑升级；（3）LoRa 和 Sigfox的每日传输次数有限，适合发挥在没有实时通讯需求的领域，而 NB-IoT 网络不限制传输讯息次数、所携带的数据量相对较高，适用于重视网络传输稳定性和实时性的智慧工业领域。

NB-IoT 正式纳入 5G 标准具备以下必然性：

（1） NB-IoT 满足了 ITU 对 5G 提出的愿景。根据 3GPP 此前标准化工作的计划，R16版本将会实现 uRLLC 和 mMTC 全部功能。但就目前来看，NB-IoT/eMTC 标准足以满足 ITU 关于 5G 物联网低功耗广覆盖的愿景和需求。2018 年 3 月印度金奈召开的 3GPP 无线接入网第 79 次全会明确了 R16 版本 5G NR 将不会对低功耗广域物联网的用例进行研究和标准化；此外，在希腊雅典召开的 3GPP 会议上相关企业也提交了 NB-IoT 和 eMTC 足以满足 5G mMTC 连接密度的需求评估报告。由此可见，低功耗广域物联网会继续依靠 NB-IoT 和 eMTC 的演进，二者将共同承担起支撑 5G mMTC 场景的重任。

（2） NB-IoT 纳入 5G 标准将大大降低其产业化风险。未来 10 年的时间里，5G 或将成为全球移动通信的主流。NB-IoT 获得 5G 家族正式身份，其生命周期和其他 5G技术同步，将长期为 5G mMTC 提供海量物联网接入服务。对于产业链企业来说，更长的周期使得 NB-IoT 领域的固定投资得到保障。从行业用户角度来看，网络一旦停止运营将给企业造成巨大的模组或终端产品替换成本，而 NB-IoT 近 10 年的运营时间将保障其物联网终端长周期连接。

（3）统一技术演进保证物联网新的需求。NB-IoT 与 5G 其他标准各司其职，共同覆盖大部分通信连接场景，一套 5G 标准满足用户多样化复杂连接需求，同时不会形成重复工作；因此业界在产品开发及路线制定中，无需担心标准不兼容问题。例如，5G R16 标准演进时已考虑 NB-IoT 融入 5G 的方案，如 NB-IoT 与 5G NR 共存、NB-IoT 接入 5G 核心网等。

（4） NB-IoT 产业生态的探索将成为 5G 生态建设的有益借鉴。NB-IoT 产业生态将是5G 产业生态不可或缺的重要组成部分，近年来 NB-IoT 的产业生态建设将为 5G大规落地和产业生态完善奠定基础。开放实验室建设、共同推进标杆案例、联合制定行业标准、技术白皮书发布等工作，也是当前业界推动 5G 在千行百业应用中生态建设的重要内容。

（5） NB-IoT 已成为 5G 的先行者，为 5G toB 积累经验。5GmMTC 将面向各垂直行业的物联网需求，而 NB-IoT 从诞生之初就定位于面向物与物的通信。例如，借助NB-IoT 的应用，燃气行业不仅仅实现远程抄表，还基于此开始了燃气大数据经营，燃气运营商形成一些新的商业模式；白色家电基于 NB-IoT，形成共享和分时租赁的一种新的产品形态和模式。在这些实践过程中，NB-IoT 从业者必须渗透到大量垂直行业生产经营过程中，对垂直行业数字化需求有深入理解。而 NB-IoT 此前积累的行业经验，丰富了 5G 产业实践，也可以说是迈出了 5G 进一步拓展 to B市场的第一步。

2. 技术+政策+产业驱动，NB-IoT 商用爆发

NB-IoT 产业化最大的阻力来自 2G 网络，2G 退网事件将催化 NB-IoT 发展。此外，NB-IoT技术被正式纳入 5G 标准，预示着 NB-IoT 已经具备平滑过渡到 5G 的能力。运营商、设备商、芯片厂商、垂直行业将加快技术研发和产业化进行，为 NB-IoT 技术未来发展提供了坚实的保障。

2.1 退网事件催化，NB-IoT 接棒 2G 市场

从国际市场来看，2G 网络关闭早已成为普遍共识。2017 年后新加坡、加拿大、澳大利亚、泰国、墨西哥等地运营商都相继宣布 2G/3G 的退网时间点。从国内市场来看，三大运营商自 2018 年前就已经着手 2G/3G 网络清频和退网的工作：（1）中国联通 2018 年 4 月率先在官方微博上正式宣布：将有序推进 2G 网络减频工作。预计将在 2019 年底完成整个2G 网络关闭的进程；（2）中国电信 2017 年开始对覆盖 2G/3G 的 800M Hz 频段进行了重耕，2018 年 10 月发布新规定表示：将停止 2G、3G 手机终端入库；（3）中国移动 2018年发布《5G 终端产品指引》，表示不再要求终端支持 TD-SCDMA；在中移动计划建设部有关 2020 年 NB-IoT 网络建设规模的内部通知中，也明确提出集团将于 2020 年底前停止新增 2G 物联网用户。根据 5G 物联网产业联盟数据显示，虽然通信制式的切换并非一蹴而就， 2019 年后 2G 终端数量进入下行通道。

NB-IoT 接棒 2G 市场并逐步对其进行替代。一直以来，NB-IoT 产业化最大的阻力来自2G 网络。2G 在中国经过十几年的发展，已建成全球最优质的网络，覆盖广度和深度能保证用户随时随地接入，产业生态发展完善且硬件成本低廉。然而从全球运营商市场发展趋势来看，运营商关闭 2G 网络将成为定局。2G 网络通信正在退出历史舞台后，数以亿计的联网设备需要新的方案来填补空白。根据蜂窝物联网连接的分布图显示：未来低速率、高时延、广覆盖应用场景占据物联网连接的 60%，比如传感器、计量表、智慧停车、物流运输、智慧建筑等；而高带宽、低时延的 4G、5G 网络仅占到总连接的 10%左右，主要应用于视频监控、数字医疗、车载导航等对实时性要求较高的业务；另外 30%的场景为中低速率的物联网设备，主要应用于 POS、智慧家居、储物柜等高频使用但对实时性要求低的场景。由此可见，NB-IoT 主要针对 60%的低速率广覆盖场景，接棒 2G市场并逐步对其进行替代。

相对 2G 网络，NB-IoT 覆盖增强，功耗及成本降低。NB-IoT 速率较低，时延高达 10s，适用于移动性支持不强，自动上报，操作简单的低功耗设备。在 PSM（Power Save Mode）模式下平均电流只要 6.7uA，将 NB-IoT 设备电池寿命可以提高至少 10 年。未来各行各业都将积极推进用 NB-IoT 取代 2G 物联，NB-IoT 新增连接数量快速增长。此外，NB-IoT面向 5G 演进成为 mMTC 物联发展首选，满足中长期演进需求。

（1）增强覆盖：为了增强信号覆盖，NB-IoT 引入无线信道上的数据重传。网络系统重复向终端发送控制、业务消息，终端通过将重复接受的数据进行合并来提高数据通信的质量。NB-IoT 最大可支持下行 2048 次重传，上行 128 次重传。数据重传可以增加信号覆盖的范围，但同时导致时延的增加，影响信息传递的实时性。此外，NB-IoT 上下行控制信息与业务信息在更窄 LTE 带宽中发送，可以实现单位频谱上的信号增强，使 PSD(功率谱密度)增益更大。和 GSM 相比，NB-IoT 终端功率谱密度提高 7dB。增加功率谱密度有利于网络接收端的信号解调，提升了上行无线信号在空中的穿透能力。

（2）降低功耗：PSM（省电模式）和 dDRX（不连续接收）技术使 NB-IoT 功耗降低。在 PSM 模式下，终端设备的通信模块进入空闲状态一段时间后，会关闭其信号的收发以及接入层的相关功能。当设备处于这种局部关机状态的时候，即进入了省电模式-PSM。PSM 适用于那些几乎没有下行数据流量的应用。云端应用和终端的交互，主要依赖于终端自主性地与网络联系。在 eDRX 模式下，终端可以断断续续接收信号以达到省电的目的。相比较 PSM 模式，eDRX 空闲状态的分布密度更高，终端对寻呼的响应更及时，适用于有下行数据传送需求的场景。

（3）降低成本： NB-IoT 通信协议栈基于 LTE 设计，但舍弃了 LTE 物理层的上行共享信道、物理混合自动重传请求或指示信道等；终端可以使用低成本的专用集成电路来替代高成本的通用计算芯片来实现协议简化后的功能。此外，在对速率要求不高的 MTC 环境下，NB-IoT 采用半双工的通信方式减少设备成本。半双工模式下终端不能同时发送和接收信号数据，但相对全双工方式大大减少了元器件配置。

2.2 技术+政策+产业驱动，NB-IoT 发展渐入佳境

国家政策持续出台，支持 NB-IoT 产业化发展

2017 年 6 月，工信部发布《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展通知》，明确以 14 条举措全面推进 NB-IoT 建设发展，提出到 2020 年 NB-IoT 基站规模达到 150 万个。2019 年 5 月，工信部、国资委印发《关于开展深入推进宽带网络提速降费、支撑经济高质量发展 2019 专项行动的通知》，提出推动移动物联网应用蓬勃发展。该政策明确指出面向物流等移动物联网应用需求，进一步升级 NB-IoT 网络能力，持续完善 NB-IoT 网络覆盖。20 年 5 月 7 日，工信部办公厅发布了《关于深入推进移动物联网全面发展的通知》（以下简称《通知》），正式明确 2G/3G 物联网业务迁移转网，建立 NB-IoT（窄带物联网）、4G（含 LTE-Cat1）和 5G 协同发展的移动物联网综合生态体系的决策。多条政策持续落地，从网络建设到下游应用全面推动 NB-IoT 产业化发展。

标准逐步演进，将成为 5G 时代物联网核心技术之一

从技术演进来看,NB-IoT 技术一直紧跟通信技术标准发展。（1）早在 3GPP R13 协议中，NB-IoT 核心标准就已冻结，由于当时速率较低，应用场景主要面向水表、气表等领域。（2）到 R14 标准时，NB-IoT 上下行速率已经达到 100Kbps 以上，基本与现在的 GPRS的通讯速率相匹配，且移动性提升到 80 公里每小时，能更好满足电动自行车管理、金融贷款汽车等资产跟踪等场景。（3）到 R15 标准，NB-IoT 技术能够支持的移动性更高、时延更低，使得 NB-IoT 行业全面替换现在的 2G 物联网成为必然选择。（4）在 R16 协议中，NB-IoT 仍然是 LPWA 的主要应用技术，R16 更明确支持 NB-IoT 接入 5G 新核心网，确保 NB-IoT 在 5G 时代技术发展的连续性。（5）在 R17 版本中，NB-IoT 上下行峰值速率有望达到 200Kbps，并且大幅提升了频发数据包场景下的移动性能。NB-IoT 与 5G 三大应用场景中的海量物联、高可靠低时延连接均契合，此次 NB-IoT 技术被正式纳入 5G 候选技术集合，预示着 NB-IoT 将作为 5G 时代的重要场景化标准持续演进。这也为 NB-IoT技术未来的发展提供了坚实的保障，让运营商、设备商、芯片厂商、垂直行业更为放心的进行技术研发和商业模式探索。由此可见，未来 NB-IoT 技术必将在未来迎来更快速的发展，也必将成为 5G 时代物联网核心技术之一。

运营商加快网络部署，基站建设逐步完善

根据 GSA 统计，目前已有 157 家运营商正在投资 NB-IoT 技术，其中 106 家已经部署或推出 NB-IoT 网络。国内三大运营商也加快 NB-IoT 部署进程：“2019 年移远通信物联网生态大会”上，中国移动广东公司以下简称“广东移动”智能物联中心主任黄超平表示，目前，中国移动在全国已经建成 NB-IoT 基站超过 20 万，覆盖 346 个城市。在“2019 年移远通信物联网生态大会”上，广州移动智能物联中心主任黄超平表示中国移动在全国已经建成 NB-IoT 基站超过 20 万，覆盖 346 个城市；在 2018 年 9 月举行的第十届天翼智能生态产业高峰论坛上,中国电信杨杰表示建成了 NB-IoT 基站超过 40 余万个，物联网用户规模超过 8000 万；早在 2017 年 12 月 4 日的世界互联网大会，中国联通总经理陆益民表示联通已实现 300 个城市的 NB-IoT 连接的服务。

截至目前，国内三大运营商中目前 NB-IoT 基站总数约为 83 万台。中国电信建设进程最为积极，2018 年 9 月已建成 NB-IoT 基站超过 40 万个；中国移动因其 LTE-TDD 牌照属性升级 NB-IoT 网络相对困难，目前 NB-IoT 基站数约为 23 万个（中移动计建部数据）；中国联通 2019 年年报披露累计开通 NB-IoT 基站 20 万个。2017 年工信部正式下发《关于全面推进移动物联网（NB-IoT）建设发展的通知》，我国计划到 2020 年将建成超过 150万个 NB-IoT 基站，到 2025 年 NB-IoT 基站规模将达到 300 万。NB-IoT 纳入 5G 标准后，基站建设将逐步完善根据。从用户数来看，截至 2020 年 2 月底国内三大运营商 NB-IoT连接数突破 1 亿。其中中国电信、中国移动的 NB-IoT 连接数各自实现 4000 多万，中国联通达到 1000 万，实现全国主要城市、乡镇以上区域连续覆盖，为各类应用的发展奠定良好的网络基础。

芯片及模组成本降低，为终端普及奠定基础

NB-IoT 芯片厂商主要包括有华为海思、紫光展锐及联发科等约 20 家企业；近年来三大电信运营商得标的 NB-IoT 模组厂商其所搭载之芯片主要也都来自华为海思、展锐及联发科等公司。早在 2016 年，华为就推出了基于 3GPP R13 标准的首款商用 NB-IoT 芯片Boudica 120；2018 年，华为继续推出基于 R14 标准、性能更优越的 Boudica 150。此后不到一年，华为在 2019 年 4 月举行的深圳第七届中国电子信息博览会（CITE2019）表示，华为两款 NB-IoT 芯片 Boudica 120 和 Boudica 150 发货总量已经突破 2000 万。其中，Boudica 120 的出货量为 700 万，Boudica 150 的出货量为 1300 万。随着芯片功能不断优化、发货量不断增长，下游产业链逐步成熟。

运营商招标规模逐年上升，模组中标价格不断下降。2017 年中国电信 NB-IoT 模组集采，招标规模为 50 万片，中标价格为 36 元；2018 年中国联通展开 NB-IoT 模组集采，招标规模为 300 万片，中标价格为 25-32 元；2019 年中国移动 NB-IoT 模组集采，招标规模500 万片，中标价格为 19-30 元；2020 年，在天翼电信终端有些公司江苏分公司 NB-IoT物联网模组集采中，中标价格下探至 15 元以内。目前,NB-IoT 模组价格基本齐平 2G 模组。芯片领域，华为、MTK、紫光展锐出货较多，移芯通信、芯翼科技等初创企业也迅速发展，为设备需求增长提供支撑

运营商资费合理，助力用户渗透率提升

根据三大运营商资费来看，NB-IoT 业务价格约为 20 元/户/年。根据证券时报报道，截止到 2020年 2 月底国内三大运营商的 NB-IoT 连接数已突破 1 亿，预计可带来约 20 亿收入。虽然目前 NB-IoT 尚处在产业爆发初期，相关收入对运营商而言体量较小，但 NB-IoT 主要依托于现网站点换型改造，设备成本较低。我们认为，运营商资费优化有利于终端用户加速渗透。

3. 应用场景丰富，市场规模增长

万物互联空间广阔，NB-IoT 连接数量爆发式增长

根据爱立信统计数据，2019 年全球 IoT 联网设备数量为 107.71 亿个，预计到 2025 年 IoT联网设备数量达 248.82 亿个，CAGR 为 14.97%。物联网技术按照传输距离的远近可划分为短距离通信技术（Wi-Fi、Bluetooth、Z-wave 等）的广域网通信技术（NB-IOT、Lora、2G/3G/4G/5G 等）。其中，2019 年广域 IoT 设备数为 14.47 亿个，预计到 2025 年广域 IoT设备数为 53.86 亿个，CAGR 为 24.5%。

按通信技术来看，2020 年后传统物联网通信技术 2G、3G 逐步退网，设备数量逐步减少，物联网技术向LPWA迁移；以NB-IoT、Cat-M为代表的大规模连接技术由2019年的9332.5万个增长到 2025 年的 26.2 亿个，CAGR 为 73.34%。根据物联网产业联盟 2020 年初消息，NB-IoT 全球用户数已突破 1 亿，其中国内用户占绝大多数。

NB-IoT 产业生态已经完善，产业链加速发展

NB-IoT 产业链主要由芯片、模组、终端、运营商、云平台构成，随着 toB 相关行业的应用升级，产业规模将不断扩大。

芯片：NB-IoT 主流芯片厂商包括华为海思、联发科、紫光展锐、中兴微等传统芯片龙头。随着芯片产业化功能细分，芯片 IP 授权、芯片设计、协议栈开发等服务规模扩大，多家初创 NB-IoT 芯片公司崭露头角，其中移芯通信、芯翼信息等企业发展势头强劲。总体而言，NB-IoT 芯片向高集成度、低成本方向发展。

模组：NB-IoT 模组是目前产业链的重要环节，主要厂家有广和通、移远通信、中移物联、有方科技、利尔达、骐俊等。NB-IoT 模组向小尺寸、具备主控功能、低成本方向发展，目前模组价格已下探至 2G 模组同等水平。模组价格不断降低将推动NB-IoT 产业规模化发展。

终端产品：目前 NB-IoT 终端产品主要应用在行业领域，比如水、电、燃气等行业的智能表计，智能门锁，定位终端等，未来随着 NB-IoT 网络升级和覆盖水平提高，NB-IoT 终端产品将不断向 C 端市场扩展，满足更广泛更多样的用户需求。

运营商：基础网络是物联网实现无缝连接、全方位覆盖的重要保障。担负着将感知层识别与采集的数据信息安全、可靠地传送到应用层的使命。国内三家运营商非常重视 NB-IoT 网络建设投入，覆盖面积逐步完善。在面向用户的资费方面，三家运营商 NB-IoT 业务的标准资费大体相当，且根据在网时长、项目规模都会给予一定折扣，合理的资费水平将促进用户渗透率提升。

云平台：物联网云平台比较知名有阿里云、华为云等，目前国内运营商也在大力布局云平台及应用，实现自有业务闭环，例如中国移动的 OneNET、中国电信的天翼云、中国联通的与沃云，运营商在对某些垂直行业的整合及应用上具有一定优势。

中国电信科技委主任韦乐平曾指出，在 NB-IoT 的产业链收入分布中，芯片终端、网络连接、平台服务、应用方案占比分别为 20%-25%、12%-15%、10%-15%、50%-60%。目前，NB-IoT 产业已经拥有包括华为海思、高通、中兴微电子等在内的 9 家芯片厂商及中兴通讯、上海移远通信、中移物联网等在内的 21 家 NB-IoT 模组厂商。这些厂商构成了 NB-IoT强大的元件厂商生态，为其发展打下坚实的基础保障。从应用层面上看，目前我国智能水表、智能燃气表、烟感、电动车监控等典型应用的连接数达到数百上千万，形成了智慧水务、智慧燃气、智慧电动车、智慧消防四大连接数千万级的市场。