IoT的連接芯片機會及NB-IoT特點

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”，IHS Markit公司高級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趨勢，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，無線連接技術(shù)一直在發(fā)展。開始是移動通訊，之后是所有方式的連接，包括藍牙、Wifi等短距離無線通信，把所有的人連接起來。接下來，隨著越來越多的連接技術(shù)出現(xiàn)，“連接+IoT網(wǎng)絡(luò)”形成了萬物互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，把人之外的所有物體也連接起來。之后，連接了物體的數(shù)據(jù)上云，云存儲和分析成為了關(guān)鍵。最后，云端又進行AI、機器學習、深度學習，以此來產(chǎn)生推斷，從而服務到終端(包括人和物體)。

　　圖2的是2008年與2018年的IoT連接對比。2008年IoT是2G，少部分用3G連接，主要是M2M、電腦之間的連接，智能手機還沒有普及，短距離無線連接的應用主要是在工業(yè)上的一些終端上的連接，通過單點連接和互聯(lián)網(wǎng)來收集數(shù)據(jù)。

　　2018年已有LTE，5G也正在到來。2018年也有了廣域無線網(wǎng)，諸如阿里主推的LoRa，包括Sigfox等各種各樣的連接技術(shù)。這時趨向于由平臺導向的連接方式，這時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)。

　　未來的愿景是加入機器學習/深度學習，從而來構(gòu)建一個完整的萬物互聯(lián)的生態(tài)環(huán)境。

2 IoT產(chǎn)業(yè)對連接IC的機會

　　有線、蜂窩、WiFi、藍牙、NB-IoT、LoRa、sigfox等連接在2017年的市場體量約130億的出貨量，到2021年這個數(shù)字會達到200億。目前傳統(tǒng)的有線連接在整個市場中占有很大比重，超過40%;預計到2021年，這個比例會將近50%?？梢姡蟛糠诌€是要通過有線的連接方式接入網(wǎng)絡(luò)。

　　無線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，低功率無線將獲得最大的牽引力，其份額從2017年的13%增長到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，出貨量將達到年均20%的強勁增長。

　　其次，還有一個巨大的存量市場是消費類電子，包括現(xiàn)在正在推廣的智能家居，以及人們手邊所有會用到的消費類電子產(chǎn)品，它們也將通過互聯(lián)網(wǎng)連入云端。據(jù)預測，從2013年到2030年出貨量將達到13.8%的適中增長。

3 NB-IoT及相關(guān)無線連接的

　　3.1 中國NB-IoT及相關(guān)標準和協(xié)議的特點

　　在過去三四十年，整個科技發(fā)展是自下而上的，即我們有了一個什么樣的協(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)、芯片來設(shè)計終端產(chǎn)品。但是科技發(fā)展的今天，IoT、AI將會是一個以平臺為主導的生態(tài)系統(tǒng)，未來我們是基于平臺、基于消費者的需要來反饋到芯片端。

　　在中國，從2017年6月開始，工信部發(fā)布了關(guān)于NB-IoT市場推進的發(fā)展綱要，其中提出在中國未來要建立全新的IoT體系。NB-IoT是基于對目前4G基站做的一些改造和升級，可以實現(xiàn)的一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。目前在中國是運營商主導NB-IoT。它會是一個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也是一個重要的連接方式，實現(xiàn)的速率也會將是現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的數(shù)倍甚至數(shù)千倍以上，其應用場景是會不同的。

　　在中國，國家需要引導是以eMTC加NB-IoT融合的一個網(wǎng)絡(luò)機制。為什么要這樣?因為NB-IoT雖然是一個公共網(wǎng)絡(luò)，但是它是一個主要以華為為主導的一種新的IoT網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，優(yōu)勢在于網(wǎng)絡(luò)連接能力強，例如在一個基站范圍內(nèi)，它的連接數(shù)目是目前4G的數(shù)百倍，這對于很多應用場景，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，都會有很大的影響;而且因為它的功耗很低(注：因為每次讀取數(shù)據(jù)的上行和下行數(shù)據(jù)量比較小，所以相對比較省電)，無需經(jīng)常維護，理想情況是10年左右才需要更換一次電池、充電，對智能水表/三表、路燈等基礎(chǔ)終端比較適合。

　　3.2 eMTC的優(yōu)勢

　　eMTC是基于LTE演進的一種IoT協(xié)議，也具有低功耗的特點，但是它有一個優(yōu)勢，適合移動場景。這是NB-IoT及LoRa目前比較欠缺的優(yōu)勢，就是NB-IoT和LoRa不太適合移動場景。例如2017年很熱的共享單車也是一個基于IoT比較理想化的應用場景，但是如果只是用單純NB-IoT協(xié)議，就會出現(xiàn)這種可能：從這個基站范圍騎到下一個基站范圍時信號無法連上，所以目前在中國呢，NB-IoT適合搭配eMTC雙模的形式使用^[1]。

　　3.3 NB-IoT模塊市場

　　目前中國是NB-IoT應用活躍的國家，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)的是國際上比較大的廠商，紅色框內(nèi)的是國內(nèi)比較大的IoT模塊供應商，本土企業(yè)SIMCom(芯訊通)是轉(zhuǎn)型而來的，之前以做智能手機方案為主，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做的。Quectel(移遠通訊)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的應用場景。

　　3.4 NB-IoT芯片市場

　　NB-IoT的生態(tài)鏈如圖6所示，可見最底層的芯片廠商有國內(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，推出了適合NB-IoT場景的芯片。

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

　　NB-IoT目前主要推進的廠商是運營商，中國有三大運營商在努力推進NB-IoT協(xié)議，他們新建約兩百多萬個新的基站來滿足NB-IoT這一潛在的巨大市場需求。除了這三大運營商以外，像美國電信還有德國，2018年也都加入了NB-IoT的陣營，也都推出了關(guān)于NB-IoT相關(guān)的資費標準。

　　NB-IoT也在一些歐洲的運營商也在推進。未來可以看到，NB-IoT不僅是在中國用，在全球很多地方都會看到其身影。

　　表1可見主要的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。現(xiàn)在看到有越來越多的芯片制造商加入了NB-IoT的陣營，可見大家對NB-IoT的應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，NB-IoT和LoRa的區(qū)別在哪里?主要的區(qū)別在于NB-IoT是一個運營商主導的協(xié)議， LoRa是以企業(yè)為主導。

　　為什么企業(yè)會更愿意做LoRa?主要是因為數(shù)據(jù)的原因，因為如果走運營商模式，數(shù)據(jù)要先通過運營商采集，才能到企業(yè)端，可能對數(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，主要是因為企業(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，就不需要再通過運營商去中轉(zhuǎn)，對于一手數(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)無線技術(shù)標準與認證及其應用.電子產(chǎn)品世界,2016(2-3):30-33

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

　　[4]梁興通,李揚.基于ZigBee無線網(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.如何使用藍牙m(xù)esh擴展無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò).電子產(chǎn)品世界,2018(10):22-26

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