2019年中國低功耗廣域網發展形勢展望

2018年全球物聯網進一步加速發展，尤其是低功耗廣域網領域，以NB-IoT為代表的蜂窩LPWAN和以LoRa為代表的非蜂窩LPWAN都取得了不俗的成績。2019年NB-IoT與LoRa將繼續領跑全球LPWAN市場、NB-IoT產業鏈和價值鏈將進一步完善、LoRa將迎來重大發展機遇、LPWAN應用深度和廣度將進一步拓展。但與此同時，我國LPWAN發展還存在市場碎片化程度較高、產業核心技術薄弱、物聯網安全問題凸顯以及垂直行業應用尚未普及等問題，機遇與挑戰并存。

對2019年形勢的基本判斷

（一）NB-IoT與LoRa將繼續領跑全球LPWAN市場。2018年LPWAN市場成長顯著，逐漸成為推動物聯網連接數快速增長的重要推動力。相關測算數據顯示，2017— 2023年，LPWAN將以超過100%的年復合增長率實現連接數量的高速增長。從細分技術來看，目前LPWAN市場仍處于較高的碎片化狀態，例如蜂窩LPWAN方面存在NB-IoT、eMTC等技術，非蜂窩LPWAN方面則擁有LoRa、Sigfox、ZETA等更多的選擇。但從2018年的發展態勢來看，在上述的LPWAN技術中，NB-IoT與LoRa無論在技術指標、網絡部署、產業鏈成熟度、全球化程度以及垂直行業滲透率等各個方面都顯示出了巨大優勢。NB-IoT方面，根據GSA的最新報告《NBIoT and LTE-M： Global Market Status》，目前共有61個國家和地區的123家運營商投資NB-IoT，其中已有65個網絡正式商用。而LoRa方面，根據LoRa聯盟的官方數據，目前全球已有83家運營商支持LoRa，超過100個國家和地區部署了LoRa網絡，全球范圍內部署的基于LoRa的網關數量已超過10萬，終端節點的數量已接近8000萬。二者之間存在競爭，但更多的是在不同的應用場景和行業領域中互補共存。2019年，NB-IoT和LoRa將在前期大規模的基礎上分別在公共LPWAN網絡和私有LPWAN網絡中繼續領跑整個市場，預計二者市場份額之和將達到75%。

（二）NB-IoT產業鏈和價值鏈將進一步完善。一是網絡覆蓋將進一步完善。數據顯示，2017年我國NB-IoT基站規模為40余萬個，而2018年這一數字為120萬個，預計到2019年，我國NBIoT基站數量將突破150萬個，這意味著此前工業和信息化部文件《關于全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》中2020年建設基站150萬個的目標將提前完成。二是終端芯片環節將進一步成熟。NB-IoT規模部署對于用戶側的一個關鍵在終端芯片，決定了終端是否可用和是否低成本。目前，主要芯片廠商紛紛投入NB芯片研發，2017年NB芯片開始集中發布上市，競爭激烈，同時也印證了產業鏈對低功耗物聯網市場前景的高度認同。三是NB-IoT模組成本將下降到合理區間。目前NB-IoT模組價格一般在40～50元的水平。2019年，隨著運營商補貼力度的進一步加大，以及出貨量的大幅提升，預計NB-IoT模組價格有望下降到30元以內，與2G模組的價格達到同一水平。同時，模組價格的下降會進一步刺激下游垂直應用市場的需求并帶動出貨量，產業鏈更加成熟。四是NB-IoT的價值將實現從網絡連接到應用的外溢。在政府政策的引導下，在運營商大力度建網的助力下，在垂直行業和領域的支持下，我國NBIoT網絡規模位居全球第一，并且產業鏈芯片、模組和終端等關鍵環節集聚了一批有實力和國際競爭力的廠家。目前，三大運營商都已經將NBIoT作為本公司的重點戰略之一大力發展。2019年，在網絡覆蓋和產業鏈配套進一步完善的基礎上，NB-IoT的價值將進一步向平臺和垂直行業應用方向遷移，實現其網絡連接之外的巨大潛在價值。

（三）LoRa將迎來重大發展機遇。一是我國廣域物聯網頻率使用管理規定有望出臺。頻譜資源是無線電技術和應用發展的基礎資源，從全球范圍看，LoRa技術一般使用的是1GHz以下的ISM頻段，但具體使用規則需要符合ITU的《無線電規則》以及遵守各國主管機構的相關管理規定。為了科學規劃和合理使用頻譜資源，支撐相關行業持續健康發展，2017年底，工業和信息化部發布了《微功率短距離無線電發射設備技術要求（征求意見稿）》。2018年，國家無線電管理機構廣泛征求意見并做了大量論證和研究，廣域物聯網頻率使用管理規定有望在2019年出臺，這無疑會為LoRa產業的發展在頻率使用方面指明方向。二是互聯網巨頭加入將形成“鯰魚效應”。2018下半年，阿里巴巴、騰訊等互聯網巨頭紛紛“投身”LPWAN領域，并都選擇LoRa作為切入點。一方面，互聯網巨頭具備資本雄厚、科技研發實力強、社會影響力大等優勢，能夠在縮短網絡部署周期、產業規模化加速、跨界融合創新等方面對發揮巨大作用;另一方面，阿里巴巴和騰訊等互聯網巨頭已經在大數據、云計算、人工智能等方面布局，此次入局LoRa將加快物聯網技術與其他新一代信息技術的融合應用，在實際應用中將LoRa的連接價值不斷提升，實現連接價值的升華。2019年，伴隨頻率管理規定出臺、互聯網巨頭的深度參與，LoRa將在我國物聯網產業乃至整個數字經濟的發展中扮演更重要的角色。

（四）LPWAN應用深度和廣度將進一步拓展。一是資產追蹤和智能表計將仍然是LPWAN最大的垂直應用。對于資產、追蹤，通信和定位是必須的兩個功能，而LPWAN技術能同時滿足通信和定、位的需求，并且其設備易于安裝、使用成本低，能夠規模化推廣應用。對于智能表計，使用LPWAN技術，不僅不需要人工抄表，更能在功耗和部署成本方面體現出相較于傳統蜂窩網絡（2G）的優勢，非常適合智能表計行業。目前，北京、深圳、鷹潭、福州等地開展了基于NB-IoT的智能表計試點。2019年，預計資產追蹤和智能表計兩大行業作為LPWAN的“原生市場”將繼續高速增長，保持LPWAN垂直應用的頭部地位。二是LPWAN在工業互聯網底層網絡構建中發揮更重要的支撐作用。網絡是工業互聯網的基礎，LPWAN成本低、覆蓋廣、組網靈活等特點不僅能夠在供應鏈企業間實現信息交互、網絡化協同，還能夠很好滿足工廠內各種傳感器、機器、設備之間通信的需求。2018年，阿里云、重慶市南岸區以及賽迪研究院共同打造飛象工業互聯網平臺，其中網絡層主要依托LPWAN技術。2019年，預計LPWAN技術將會被更多地吸納到工業互聯網從基礎網絡建設中，助推工業互聯網的推廣應用。三是LPWAN將與大數據、AI等信息技術深度融合，實現物聯到智聯的升華。LPWAN的廣泛應用，連接了大量的傳感器和其他物聯設備，結合大數據和AI，對采集到的海量數據進行分析和挖掘，再將結果反饋至各個聯網終端，提升終端的自主決策能力，助推工業、農業、城市管理等各行業各領域萬物互聯基礎上的數字化轉型和智慧化升級。

需要關注的幾個問題

（一）市場碎片化程度較高。網絡、技術、產業、應用市場和產品標準的碎片化一直是影響LPWAN高速發展的關鍵。在技術層面，目前蜂窩LPWAN方面存在NB-IoT、eMTC等技術，非蜂窩LPWAN方面則擁有LoRa、Sigfox、ZETA等更多的選擇。在標準層面，工業領域常見的標準協議就有上百種，考慮到私有協議，數量可達上千種。在市場應用層面，目前LPWAN應用已經覆蓋工業、商用、消費三大領域約20多個行業、160多個應用場景，擁有數目繁多的終端設備接口。根據物聯網智庫預測數據，預計到2020年，我國LPWAN接入設備將達到1.97億個，將比2015年增長3倍多，行業市場規模將達到30.14億元，相比2015年將增長5倍多。由于各行業對LPWAN產品的需求不同，使得LPWAN的應用市場碎片化程度較高。但隨著NB-IoT標準的出臺和商用，華為、中興以及三大電信運營商、軍工企業等加快在LPWAN物聯網基礎領域的投入力度，提升產業鏈資源整合能力，LPWAN碎片化現狀有望改變。

（二）產業核心技術薄弱。受原材料、裝備、芯片等領域核心技術薄弱的影響，我國LPWAN發展所需的相關技術和設備基本依賴進口。除華為主導的NB-IoT的國際標準體系外，目前我國LPWAN的核心技術仍停留在引進—模仿—改進—創新層面，對國外技術的依賴度較高，原始創新缺乏，技術積累和資本投入水平仍與國外先進國家差距較遠。同時，也缺乏擁有強大技術實力和競爭力的龍頭企業。芯片是LPWAN行業的核心原材料，也是技術性壁壘較高的產業鏈環節。我國LPWAN產業鏈中，射頻識別芯片技術基礎薄弱，工藝水平不高，部分多功能、微型化、智能化、網絡化的高端芯片基本依賴進口。如，LoRa作為當前最受產業支持的LPWAN技術，LoRa技術的核心芯片基本由美國半導體制造商Semtech控制，其占有LoRa射頻芯片80%以上的市場份額。SIGFOX芯片技術也主要由歐美企業掌握，主要芯片供貨商包括TI、ST、Silicon Labs、On-Semi、NXP、Ethertronics、Microchip等。另外，我國LPWAN安全技術和產品創新能力不足，整體安全解決方案提供商數量較少。“十三五”時期，我國LPWAN產業目標是邁向中高端，低功耗廣域網中的芯片、設備、數據服務都在規劃目標之列。

（三）物聯網安全問題凸顯。一方面，與傳統物聯網相比，LPWAN物聯網在實際應用中擁有海量終端設備及輕量級嵌入式系統，任何微小的安全漏洞都可能引起巨大的安全事故。基于LoRa和NB-IoT物聯網主要的安全威脅來自于感知層終端設備上。如，固件代碼植入、任意代碼執行、弱加密算法、設備綁定漏洞、DoS攻擊、固件升級檢查等。目前，許多LPWAN物聯網終端設備的安全處理能力非常低，很容易成為黑客攻擊目標。在傳輸層，LPWAN物聯網終端設備主要采用的不穩定的無連接的UDP傳輸層協議向基站發送數據，存在通信劫持的風險。另一方面，LoRa等LPWAN技術使用非授權頻段，且核心標準掌握在其他國家，難以在涉及國家網絡信息安全的行業中完全實現自主可控，網絡信息安全無法保障。

（四）垂直行業應用尚未普及。LPWAN不僅是單一市場，而是包含了智慧城市、智慧農業、智慧工業、智能抄表、智能停車、車輛追蹤、智慧社區等所有垂直行業應用領域。《關于全面推進移動物聯網（NB-IoT）建設發展的通知》要求，推廣NB-IoT在細分領域的應用，逐步形成規模應用體系。在市場需求帶動、技術和政策支持下，我國LPWAN應用場景不斷擴大。

目前，我國LPWAN垂直應用行業主要集中在智能抄表、智能停車、資產跟蹤、智能農業、智能醫療等領域。如，深圳水務已正式商用智能水表;上海正式安裝并上線試運行NB-IoT智能燃氣表;東莞市政府已推出空污感測、智慧停車等LoRa應用情境等。隨著LPWAN與國民經濟各行各業的融合，終端呈現多樣化特征，進一步拉長物聯網應用的長尾部分。但目前我國LPWAN的市場應用還處于試點示范和推廣階段，應用種類單調，商業模式遠不夠成熟，缺乏更多面向普通公眾用戶的各類個性化應用，垂直行業應用還遠未普及。

應采取的對策建議

（一）統籌不同制式低功耗廣域物聯網協同發展。政府層面：一是規范頂層設計，針對不同制式的低功耗廣域物聯網產業發展做好政策性指導。例如針對未來我國低功耗廣域物聯網產業部署將呈現LoRa和NB-IoT互補的局面，對基于蜂窩和非蜂窩的NB-IoT、LoRa等產業鏈各環節發展適時制定相應的規劃和指導意見等。二是強化與各企業的需求對接，針對低功耗廣域物聯網生態圈打造廣泛征求芯片/模組供應商、網絡設備商/運營商、互聯網平臺企業及相關其他企業的意見，增強相關政策的科學和合理性。

企業層面：一是LoRa、NB-IoT相關聯盟要針對本產業發展實際需求，制定合理的短、中、長期發展目標，指導聯盟相關企業的產業化進程。二是物聯網相關企業要聚焦各自重點及優勢領域，推動產業高質量升級。三是相關企業要結合產業鏈各環節，抱團開展一些貫穿LoRa、NBIoT產業鏈上下游的合作項目，推動產業全生態布局。

（二）加強低功耗廣域物聯網核心技術攻關。政府層面：一是研究建立國家低功耗廣域物聯網產業專項資金，通過委托貸款、股權投資等多種手段相結合，吸納更多的社會和金融資本投向低功耗廣域物聯網相關核心技術領域。二是強化功耗廣域物聯網配套政策引導，鼓勵低功耗廣域物聯網產業上下游企業與國內科研院所、高校等單位的交流合作，共同研究突破關鍵技術。三是進一步完善物聯網核心技術知識產權布局，完善國家層面知識產權體系建設，尤其是高端芯片、模組研發及核心生產相關技術等環節，力爭將高增值環節的“根基”留在國內。四是針對傳感器芯片制造等我國在海外市場遭遇專利訴訟的高發領域，提前做好前瞻性戰略布局。

企業層面：一是基于企業基礎優勢，提高核心領域自主創新能力。加大傳感器等領域研發資金投入，開發相關技術與產品。二是強化產業鏈上下游企業合作聯動，減少產業研發到應用的時間、人力及物力等成本，共同助推產業集聚發展。三是完善企業內部知識產權機制，規范自身專利成果管理程序，提高專利預警、情報分析能力。四是結合企業自身需求和戰略發展目標，重點針對傳感器等核心技術創新能力強的領域，開展以中國核心關鍵技術為載體的、致力于產業鏈延伸的創新項目。

（三）推進物聯網安全保障體系建設。政府層面：一是加大政策保障力度，廣泛開展調研和需求分析，針對低功耗廣域物聯網終端部署、網絡運行、數據采集及處理等各環節的安全性問題進行全面總結，梳理重點難點前瞻性問題、亟需解決的突出問題。二是針對蜂窩、非蜂窩低功耗廣域物聯網技術行業不同層面的安全問題，如傳感器節點、傳輸信道、數據處理平臺等，有計劃、分階段進行研究，強化頂層設計，制定相應的政策保障措施，規范低功耗廣域網絡的安全運行機制。

企業層面：一是強化企業間、企業內部網絡安全體系建設，加大資金和人力投入，研究突破網絡系統感知層、傳輸層、數據處理層關鍵安全技術，增強系統抗風險能力。二是強化企業員工網絡安全意識，規范日常工作流程，定期或者不定期開展信息網絡安全相關知識培訓和考核，提高企業網絡安全保障能力。

（四）加快低功耗廣域物聯網商業化進程。政府層面：一是結合企業需求，強化NB-IoT、LoRa在典型垂直行業領域的試點應用效果跟蹤，對應用過程中出現的壁壘性問題進行研究分析，提出指導性意見或者解決方案。二是出臺一系列配套政策，鼓勵相關企業對現有試點場景進行優化或者擴展新的垂直行業應用場景，推動NB-IoT、LoRa規模化商業進程。

企業層面：一是完善、優化企業目前NB-IoT、LoRa試點應用的商業模式，做好試點經驗跨企業、擴行業應用的推廣工作。二是相關巨頭企業（阿里、百度、華為等）結合自身發展需求，繼續強化與產業鏈上下游企業的多方合作，共同開拓新的行業應用場景，助力產業落地應用。三是相關企業聯盟統籌協調各方資源，針對低功耗廣域物聯網細分領域行業應用（智能家居、智慧城市、智慧農業等）定期發布相關白皮書，增強競爭影響力。