IoT的連接芯片機(jī)會(huì)及NB-IoT特點(diǎn)

作者 / 何暉 IHS Markit首席分析師(上海 200122)

摘要：在2018年8月28日IHS Markit公司在上海舉行了“第二屆科技高管研討會(huì)”，IHS Markit公司高級(jí)分析師何暉女士介紹了物聯(lián)網(wǎng)連接芯片和模塊的市場(chǎng)趨勢(shì)，并特別介紹了NB-IoT的現(xiàn)狀。

1 連接的演變

　　如圖1所示，二十多年來(lái)，無(wú)線連接技術(shù)一直在發(fā)展。開(kāi)始是移動(dòng)通訊，之后是所有方式的連接，包括藍(lán)牙、Wifi等短距離無(wú)線通信，把所有的人連接起來(lái)。接下來(lái)，隨著越來(lái)越多的連接技術(shù)出現(xiàn)，“連接+IoT網(wǎng)絡(luò)”形成了萬(wàn)物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，把人之外的所有物體也連接起來(lái)。之后，連接了物體的數(shù)據(jù)上云，云存儲(chǔ)和分析成為了關(guān)鍵。最后，云端又進(jìn)行AI、機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)，以此來(lái)產(chǎn)生推斷，從而服務(wù)到終端(包括人和物體)。

　　圖2的是2008年與2018年的IoT連接對(duì)比。2008年IoT是2G，少部分用3G連接，主要是M2M、電腦之間的連接，智能手機(jī)還沒(méi)有普及，短距離無(wú)線連接的應(yīng)用主要是在工業(yè)上的一些終端上的連接，通過(guò)單點(diǎn)連接和互聯(lián)網(wǎng)來(lái)收集數(shù)據(jù)。

　　2018年已有LTE，5G也正在到來(lái)。2018年也有了廣域無(wú)線網(wǎng)，諸如阿里主推的LoRa，包括Sigfox等各種各樣的連接技術(shù)。這時(shí)趨向于由平臺(tái)導(dǎo)向的連接方式，這時(shí)BAT(百度、阿里、騰訊)等互聯(lián)網(wǎng)巨頭在做自己的生態(tài)系統(tǒng)，力圖將所有物體連入網(wǎng)絡(luò)。

　　未來(lái)的愿景是加入機(jī)器學(xué)習(xí)/深度學(xué)習(xí)，從而來(lái)構(gòu)建一個(gè)完整的萬(wàn)物互聯(lián)的生態(tài)環(huán)境。

2 IoT產(chǎn)業(yè)對(duì)連接IC的機(jī)會(huì)

　　有線、蜂窩、WiFi、藍(lán)牙、NB-IoT、LoRa、sigfox等連接在2017年的市場(chǎng)體量約130億的出貨量，到2021年這個(gè)數(shù)字會(huì)達(dá)到200億。目前傳統(tǒng)的有線連接在整個(gè)市場(chǎng)中占有很大比重，超過(guò)40%;預(yù)計(jì)到2021年，這個(gè)比例會(huì)將近50%?？梢?jiàn)，大部分還是要通過(guò)有線的連接方式接入網(wǎng)絡(luò)。

　　無(wú)線IC在IoT連通性IC中占有重要角色，2017年占所有IC出貨量的59%。到2021年，低功率無(wú)線將獲得最大的牽引力，其份額從2017年的13%增長(zhǎng)到2021年的15%。

　　到2030年、2031年，接入互聯(lián)網(wǎng)的所有設(shè)備的數(shù)量將是2018年的3倍左右。其中最大的成長(zhǎng)空間，首先是商業(yè)與工業(yè)方面的連接，例如與智能制造、工業(yè)4.0相關(guān)的所有產(chǎn)品和設(shè)備都將連入互聯(lián)網(wǎng)。如圖4，在商業(yè)&工業(yè)電子方面，從2013年到2030年，出貨量將達(dá)到年均20%的強(qiáng)勁增長(zhǎng)。

　　其次，還有一個(gè)巨大的存量市場(chǎng)是消費(fèi)類電子，包括現(xiàn)在正在推廣的智能家居，以及人們手邊所有會(huì)用到的消費(fèi)類電子產(chǎn)品，它們也將通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)連入云端。據(jù)預(yù)測(cè)，從2013年到2030年出貨量將達(dá)到13.8%的適中增長(zhǎng)。

3 NB-IoT及相關(guān)無(wú)線連接的

　　3.1 中國(guó)NB-IoT及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議的特點(diǎn)

　　在過(guò)去三四十年，整個(gè)科技發(fā)展是自下而上的，即我們有了一個(gè)什么樣的協(xié)議、技術(shù)和芯片，終端使用廠商就去用這些協(xié)議、技術(shù)、芯片來(lái)設(shè)計(jì)終端產(chǎn)品。但是科技發(fā)展的今天，IoT、AI將會(huì)是一個(gè)以平臺(tái)為主導(dǎo)的生態(tài)系統(tǒng)，未來(lái)我們是基于平臺(tái)、基于消費(fèi)者的需要來(lái)反饋到芯片端。

　　在中國(guó)，從2017年6月開(kāi)始，工信部發(fā)布了關(guān)于NB-IoT市場(chǎng)推進(jìn)的發(fā)展綱要，其中提出在中國(guó)未來(lái)要建立全新的IoT體系。NB-IoT是基于對(duì)目前4G基站做的一些改造和升級(jí)，可以實(shí)現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。目前在中國(guó)是運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)NB-IoT。它會(huì)是一個(gè)NB-IoT加eMTC融合的網(wǎng)絡(luò)支持方式。

　　除了NB-IoT連接方式以外，5G也是一個(gè)重要的連接方式，實(shí)現(xiàn)的速率也會(huì)將是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的數(shù)倍甚至數(shù)千倍以上，其應(yīng)用場(chǎng)景是會(huì)不同的。

　　在中國(guó)，國(guó)家需要引導(dǎo)是以eMTC加NB-IoT融合的一個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)制。為什么要這樣?因?yàn)镹B-IoT雖然是一個(gè)公共網(wǎng)絡(luò)，但是它是一個(gè)主要以華為為主導(dǎo)的一種新的IoT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，優(yōu)勢(shì)在于網(wǎng)絡(luò)連接能力強(qiáng)，例如在一個(gè)基站范圍內(nèi)，它的連接數(shù)目是目前4G的數(shù)百倍，這對(duì)于很多應(yīng)用場(chǎng)景，例如一些公用設(shè)施，以及畜牧業(yè)、農(nóng)業(yè)、飼養(yǎng)業(yè)等，都會(huì)有很大的影響;而且因?yàn)樗墓暮艿?注：因?yàn)槊看巫x取數(shù)據(jù)的上行和下行數(shù)據(jù)量比較小，所以相對(duì)比較省電)，無(wú)需經(jīng)常維護(hù)，理想情況是10年左右才需要更換一次電池、充電，對(duì)智能水表/三表、路燈等基礎(chǔ)終端比較適合。

　　3.2 eMTC的優(yōu)勢(shì)

　　eMTC是基于LTE演進(jìn)的一種IoT協(xié)議，也具有低功耗的特點(diǎn)，但是它有一個(gè)優(yōu)勢(shì)，適合移動(dòng)場(chǎng)景。這是NB-IoT及LoRa目前比較欠缺的優(yōu)勢(shì)，就是NB-IoT和LoRa不太適合移動(dòng)場(chǎng)景。例如2017年很熱的共享單車也是一個(gè)基于IoT比較理想化的應(yīng)用場(chǎng)景，但是如果只是用單純NB-IoT協(xié)議，就會(huì)出現(xiàn)這種可能：從這個(gè)基站范圍騎到下一個(gè)基站范圍時(shí)信號(hào)無(wú)法連上，所以目前在中國(guó)呢，NB-IoT適合搭配eMTC雙模的形式使用^[1]。

　　3.3 NB-IoT模塊市場(chǎng)

　　目前中國(guó)是NB-IoT應(yīng)用活躍的國(guó)家，有很多模組廠商，甚至芯片廠商都在支持NB-IoT的需求。如圖5，綠色框內(nèi)的是國(guó)際上比較大的廠商，紅色框內(nèi)的是國(guó)內(nèi)比較大的IoT模塊供應(yīng)商，本土企業(yè)SIMCom(芯訊通)是轉(zhuǎn)型而來(lái)的，之前以做智能手機(jī)方案為主，現(xiàn)在轉(zhuǎn)型做NB-IoT等領(lǐng)域，之前摩拜上面主要的模塊就是由芯訊通來(lái)做的。Quectel(移遠(yuǎn)通訊)公司是以做到智能水表、電表等模塊為主。GOSUNCN(welink，深圳高新興物聯(lián)科技有限公司高新興科技集團(tuán)股份有限公司)是以NB-IoT + GPS模塊為主，用于需要定位的NB-IoT的應(yīng)用場(chǎng)景。

　　3.4 NB-IoT芯片市場(chǎng)

　　NB-IoT的生態(tài)鏈如圖6所示，可見(jiàn)最底層的芯片廠商有國(guó)內(nèi)的華為、RDA、中興通訊等，海外廠商除了高通外，還有英特爾，MTK也加入了NB-IoT陣營(yíng)，推出了適合NB-IoT場(chǎng)景的芯片。

　　模塊廠商中，國(guó)際廠商有u-blox，國(guó)內(nèi)廠商主要有龍尚、SIMCom(芯訊通)、GOSUNCN(高新興物聯(lián))、Quectel(移遠(yuǎn)通訊)是主要的NB-IoT模塊廠商。應(yīng)用終端有水表、電表、井蓋、智能樓宇等。

　　NB-IoT目前主要推進(jìn)的廠商是運(yùn)營(yíng)商，中國(guó)有三大運(yùn)營(yíng)商在努力推進(jìn)NB-IoT協(xié)議，他們新建約兩百多萬(wàn)個(gè)新的基站來(lái)滿足NB-IoT這一潛在的巨大市場(chǎng)需求。除了這三大運(yùn)營(yíng)商以外，像美國(guó)電信還有德國(guó)，2018年也都加入了NB-IoT的陣營(yíng)，也都推出了關(guān)于NB-IoT相關(guān)的資費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)。

　　NB-IoT也在一些歐洲的運(yùn)營(yíng)商也在推進(jìn)。未來(lái)可以看到，NB-IoT不僅是在中國(guó)用，在全球很多地方都會(huì)看到其身影。

　　表1可見(jiàn)主要的NB-IoT芯片廠商。其中，Qualcomm(高通)是eMTC+ NB-IoT雙模的芯片，2017年摩拜在北美投放的共享單車就采用了該芯片的解決方案?，F(xiàn)在看到有越來(lái)越多的芯片制造商加入了NB-IoT的陣營(yíng)，可見(jiàn)大家對(duì)NB-IoT的應(yīng)用前景是還是比較看好的。

　　3.5 NB-IoT和LoRa的區(qū)別

　　特別指出的是，阿里和騰訊都在加入LoRa陣營(yíng)，NB-IoT和LoRa的區(qū)別在哪里?主要的區(qū)別在于NB-IoT是一個(gè)運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo)的協(xié)議， LoRa是以企業(yè)為主導(dǎo)。

　　為什么企業(yè)會(huì)更愿意做LoRa?主要是因?yàn)閿?shù)據(jù)的原因，因?yàn)槿绻哌\(yùn)營(yíng)商模式，數(shù)據(jù)要先通過(guò)運(yùn)營(yíng)商采集，才能到企業(yè)端，可能對(duì)數(shù)據(jù)私密性、數(shù)據(jù)的私用不是特別合適。所以企業(yè)愿意推行LoRa，主要是因?yàn)槠髽I(yè)愿意做一些自由生態(tài)系統(tǒng)，包括自組網(wǎng)，這樣第一手拿到用戶的信息，就不需要再通過(guò)運(yùn)營(yíng)商去中轉(zhuǎn)，對(duì)于一手?jǐn)?shù)據(jù)的保密性更好一些。

　　參考文章：

　　[1]何暉.共享單車的連接方式探討.電子產(chǎn)品世界,2017(10):16

　　[2]譚勝淋.淺談工業(yè)無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證及其應(yīng)用.電子產(chǎn)品世界,2016(2-3):30-33

　　[3]迎九.15.4無(wú)線和軟件助力照明等家庭聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用.電子產(chǎn)品世界,2017(8):18-23

　　[4]梁興通,李揚(yáng).基于ZigBee無(wú)線網(wǎng)絡(luò)與LabVIEW的智能家居安防系統(tǒng).電子產(chǎn)品世界,2017(1):69-71

　　[5]Woolley M.如何使用藍(lán)牙m(xù)esh擴(kuò)展無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò).電子產(chǎn)品世界,2018(10):22-26

本文來(lái)源于《電子產(chǎn)品世界》2018年第11期第4頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。