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IoT的连接芯片机会及NB-IoT特点

作者:何晖 时间:2018-10-25来源:电子产品世界收藏
编者按:在2018年8月28日IHS Markit公司在上海举行了“第二届科技高管研讨会”,IHS Markit公司高级分析师何晖女士介绍了物联网连接芯片和模块的市场趋势,并特别介绍了NB-IoT的现状。

作者 / 首席分析师(上海 200122)

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201810/393359.htm

摘要:在2018年8月28日公司在上海举行了“”,公司高级分析师女士介绍了物联网连接芯片和模块的市场趋势,并特别介绍了NB-IoT的现状。

1 连接的演变

  如图1所示,二十多年来,无线连接技术一直在发展。开始是移动通讯,之后是所有方式的连接,包括蓝牙、Wifi等短距离无线通信,把所有的人连接起来。接下来,随着越来越多的连接技术出现,“连接+IoT网络”形成了万物互联的网络,把人之外的所有物体也连接起来。之后,连接了物体的数据上云,云存储和分析成为了关键。最后,云端又进行AI、机器学习、深度学习,以此来产生推断,从而服务到终端(包括人和物体)。

  图2的是2008年与2018年的IoT连接对比。2008年IoT是2G,少部分用3G连接,主要是M2M、电脑之间的连接,智能手机还没有普及,短距离无线连接的应用主要是在工业上的一些终端上的连接,通过单点连接和互联网来收集数据。

  2018年已有LTE,5G也正在到来。2018年也有了广域无线网,诸如阿里主推的LoRa,包括Sigfox等各种各样的连接技术。这时趋向于由平台导向的连接方式,这时BAT(百度、阿里、腾讯)等互联网巨头在做自己的生态系统,力图将所有物体连入网络。

  未来的愿景是加入机器学习/深度学习,从而来构建一个完整的万物互联的生态环境。

2 IoT产业对连接IC的机会

  有线、蜂窝、WiFi、蓝牙、NB-IoT、LoRa、sigfox等连接在2017年的市场体量约130亿的出货量,到2021年这个数字会达到200亿。目前传统的有线连接在整个市场中占有很大比重,超过40%;预计到2021年,这个比例会将近50%。可见,大部分还是要通过有线的连接方式接入网络。

  无线IC在IoT连通性IC中占有重要角色,2017年占所有IC出货量的59%。到2021年,低功率无线将获得最大的牵引力,其份额从2017年的13%增长到2021年的15%。

  到2030年、2031年,接入互联网的所有设备的数量将是2018年的3倍左右。其中最大的成长空间,首先是商业与工业方面的连接,例如与智能制造、工业4.0相关的所有产品和设备都将连入互联网。如图4,在商业&工业电子方面,从2013年到2030年,出货量将达到年均20%的强劲增长。

  其次,还有一个巨大的存量市场是消费类电子,包括现在正在推广的智能家居,以及人们手边所有会用到的消费类电子产品,它们也将通过互联网连入云端。据预测,从2013年到2030年出货量将达到13.8%的适中增长。

3 NB-IoT及相关无线连接的

  3.1 中国NB-IoT及相关标准和协议的特点

  在过去三四十年,整个科技发展是自下而上的,即我们有了一个什么样的协议、技术和芯片,终端使用厂商就去用这些协议、技术、芯片来设计终端产品。但是科技发展的今天,IoT、AI将会是一个以平台为主导的生态系统,未来我们是基于平台、基于消费者的需要来反馈到芯片端。

  在中国,从2017年6月开始,工信部发布了关于NB-IoT市场推进的发展纲要,其中提出在中国未来要建立全新的IoT体系。NB-IoT是基于对目前4G基站做的一些改造和升级,可以实现的一种网络架构。目前在中国是运营商主导NB-IoT。它会是一个NB-IoT加eMTC融合的网络支持方式。

  除了NB-IoT连接方式以外,5G也是一个重要的连接方式,实现的速率也会将是现有网络的数倍甚至数千倍以上,其应用场景是会不同的。

  在中国,国家需要引导是以eMTC加NB-IoT融合的一个网络机制。为什么要这样?因为NB-IoT虽然是一个公共网络,但是它是一个主要以华为为主导的一种新的IoT网络协议,优势在于网络连接能力强,例如在一个基站范围内,它的连接数目是目前4G的数百倍,这对于很多应用场景,例如一些公用设施,以及畜牧业、农业、饲养业等,都会有很大的影响;而且因为它的功耗很低(注:因为每次读取数据的上行和下行数据量比较小,所以相对比较省电),无需经常维护,理想情况是10年左右才需要更换一次电池、充电,对智能水表/三表、路灯等基础终端比较适合。

  3.2 eMTC的优势

  eMTC是基于LTE演进的一种IoT协议,也具有低功耗的特点,但是它有一个优势,适合移动场景。这是NB-IoT及LoRa目前比较欠缺的优势,就是NB-IoT和LoRa不太适合移动场景。例如2017年很热的共享单车也是一个基于IoT比较理想化的应用场景,但是如果只是用单纯NB-IoT协议,就会出现这种可能:从这个基站范围骑到下一个基站范围时信号无法连上,所以目前在中国呢,NB-IoT适合搭配eMTC双模的形式使用[1]

  3.3 NB-IoT模块市场

  目前中国是NB-IoT应用活跃的国家,有很多模组厂商,甚至芯片厂商都在支持NB-IoT的需求。如图5,绿色框内的是国际上比较大的厂商,红色框内的是国内比较大的IoT模块供应商,本土企业SIMCom(芯讯通)是转型而来的,之前以做智能手机方案为主,现在转型做NB-IoT等领域,之前摩拜上面主要的模块就是由芯讯通来做的。Quectel(移远通讯)公司是以做到智能水表、电表等模块为主。GOSUNCN(welink,深圳高新兴物联科技有限公司高新兴科技集团股份有限公司)是以NB-IoT + GPS模块为主,用于需要定位的NB-IoT的应用场景。

  3.4 NB-IoT芯片市场

  NB-IoT的生态链如图6所示,可见最底层的芯片厂商有国内的华为、RDA、中兴通讯等,海外厂商除了高通外,还有英特尔,MTK也加入了NB-IoT阵营,推出了适合NB-IoT场景的芯片。

  模块厂商中,国际厂商有u-blox,国内厂商主要有龙尚、SIMCom(芯讯通)、GOSUNCN(高新兴物联)、Quectel(移远通讯)是主要的NB-IoT模块厂商。应用终端有水表、电表、井盖、智能楼宇等。

  NB-IoT目前主要推进的厂商是运营商,中国有三大运营商在努力推进NB-IoT协议,他们新建约两百多万个新的基站来满足NB-IoT这一潜在的巨大市场需求。除了这三大运营商以外,像美国电信还有德国,2018年也都加入了NB-IoT的阵营,也都推出了关于NB-IoT相关的资费标准。

  NB-IoT也在一些欧洲的运营商也在推进。未来可以看到,NB-IoT不仅是在中国用,在全球很多地方都会看到其身影。

  表1可见主要的NB-IoT芯片厂商。其中,Qualcomm(高通)是eMTC+ NB-IoT双模的芯片,2017年摩拜在北美投放的共享单车就采用了该芯片的解决方案。现在看到有越来越多的芯片制造商加入了NB-IoT的阵营,可见大家对NB-IoT的应用前景是还是比较看好的。

  3.5 NB-IoT和LoRa的区别

  特别指出的是,阿里和腾讯都在加入LoRa阵营,NB-IoT和LoRa的区别在哪里?主要的区别在于NB-IoT是一个运营商主导的协议, LoRa是以企业为主导。

  为什么企业会更愿意做LoRa?主要是因为数据的原因,因为如果走运营商模式,数据要先通过运营商采集,才能到企业端,可能对数据私密性、数据的私用不是特别合适。所以企业愿意推行LoRa,主要是因为企业愿意做一些自由生态系统,包括自组网,这样第一手拿到用户的信息,就不需要再通过运营商去中转,对于一手数据的保密性更好一些。

  参考文章:

  [1].共享单车的连接方式探讨.电子产品世界,2017(10):16

  [2]谭胜淋.浅谈工业无线技术标准与认证及其应用.电子产品世界,2016(2-3):30-33

  [3]迎九.15.4无线和软件助力照明等家庭联网应用.电子产品世界,2017(8):18-23

  [4]梁兴通,李扬.基于ZigBee无线网络与LabVIEW的智能家居安防系统.电子产品世界,2017(1):69-71

  [5]Woolley M.如何使用蓝牙mesh扩展无线网状网络.电子产品世界,2018(10):22-26

本文来源于《电子产品世界》2018年第11期第4页,欢迎您写论文时引用,并注明出处。



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