蜂窝物联网在各领域的前景展望

LPWA网络的崛起被视为一种催化剂，极其有望改变嵌入式和机器对机器(M2M)市场的本质。如今专为特定应用量身打造的客制化解决方案，未来将被一系列的DIY模块和服务所取代，使得厂商、用户和合作伙伴之间的界限变得模糊。

在尚未得到市场认可之前，LPWA领域就已经在竞相杀价。该领域目前的主导厂商是Sigfox，据称现正以每年每节点约1美元的价格为量产客户提供服务。

紧随其后的是迅速扩大的LoRa联盟成员。再其后则几乎是不胜枚举的各种Sub-GHz解决方案，以及两个刚起步的蜂窝无线技术选项：LTE Cat 1和LTE Cat M1。

这为蜂窝无线领域的未来新贵——LTE Category M2带来很大压力。预计它将很快地从3GPP标准过程中脱颖而出，但至少要到2018年以后才可能用于主要的网络服务供应商，部份原因就在于：它要求运营商安装并测试新一类的应用服务器。

好消息是，IoT市场广阔、多样化，还需要几年的时间才能完全培育成熟。许多人预计：IoT业务广泛，足够让大家都有饭吃，但要预言哪些技术将成为主流以及哪些是小众，目前还为时过早。

图1：Analysys Mason预计，LPWA技术将在2018年从连接业务取得9.7亿美元的营收，较2015~2017年间累积4.5亿美元的营收总和更高两倍。(来源：GSMA)

模块制造商Electric Imp创办人Hugo Fiennes乐观看好低成本蜂窝IoT网络的兴起将改写游戏规则。如今，基于IP的芯片、板卡和系统等针对智能家庭的易用、丰富生态系统，将从蓝牙和Wi-Fi转移到蜂窝技术，使其易于产生混搭方案。

Fiennes认为，现在的M2M专业领域将被制造社群所取代。同时，蜂窝IoT将使Web 2.0混搭应用程序编程接口(API)创造出更多新的服务。

三星(Samsung)首席策略官Young Sohn在最近Imec技术论坛的专题演讲中，分享了对IoT的类似观点。他举例说，有一个新潮的小伙伴成立了Ring.com，可以将具有视频功能的门铃与智能型手机连接起来。

“他所做的就是找了三个人，将已有的东西搭在一起——这就是智能、连网装置和云端的力量，”Sohn说。“建构产品比以前更容易，”他指出，Instagram是由三位工程师在六周内建立的；而微软(Microsoft) Windows的升级，则要300名工程师花两年时间。

包括三星、其竞争对手英特尔(Intel)以及任何一家有微控制器产品线的芯片供应商，都准备推出由接口设备和服务支持的低功耗模块，迎接这一波IoT商机。

蜂窝模块制造商们都希望这一愿景尽快实现，使其相对昂贵和耗电的M2M产品线进入更大的IoT市场。

数据价格是下一个未知数

现在推出的10Mbit/s LTE Cat 1模块主要吸引的是想升级2G与3G网络的现有M2M用户，他们担心2G和3G网络不久将停止服务。

随着1Mbit Cat M标准预计在明年启用，“我们看到了当今的蜂窝技术无法满足的新市场以及不同市场的人们；因为现有技术无法提供较长的电池续航时间和所需的价格，”NimbeLink首席执行官Scott Schwalbe表示，NimbeLink是一家规模虽小但成长迅速的蜂窝调制解调器供应商。

当今的M2M用户范围从ATM机器、自动贩卖机、电子广告牌、销售终端到可程序逻辑控制器等，大部份在2G网络上操作。目前推出的Cat 1产品为油气田和农场等远程监控开启了潜在机会，但成本和功耗通常与2G产品相同，Schwalbe说。

藉由Cat M，客户将“不再是科技业者，而是诸如化工企业、非科技产品类公司等想要监控或管理其产品和制程的制造商。”他说。“如果边缘传感器加上电池的价格做到50美元，将启动嵌入式远程监控这一整个市场，”他补充说。

图2：只有蜂窝技术涵盖从低到高带宽应用的整个范围，但IoT市场的竞争正将价格和功耗持续探底

移动运营商是否会将数据价格降低到足以吸引这个新应用领域所需的超低层次，有些人仍抱持怀疑态度。

“我同意这样的观点。运营商正面临如何选择合适价格点的挑战，尤其是对Cat M1和M2是否会调价仍有待观察”模块制造商Gemalto的M2M产品线和策略副总裁Axel Hansmann表示。“其挑战在于：除非实现大量连接...否则很难获利，”他说。

Fiennes认为，运营商了解IoT的机会，也将会把价格定得够低，以启动这一市场。亚马逊(Amazon)的Kindle为其指引了道路，他补充说，无需支持传统的2G/3G网络，可使芯片组变的更简单，大家都不必再向高通(Qualcomm)和其它公司付2G/3G网络的专利费了。

*图3：Strategy Analytics表示，到2022年，服务供应商可从LPWA获利达130亿美元
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营运商各显神通

对于营运商来说，CAT1和M1是对其现有网络的软件升级。但M2将需要他们部署一套由3GPP定义的全新应用服务器，以处理非IP流量。额外的测试和成本意味着很少有营运商会在2018年前启动M2网络。

中国将会是个例外。考虑到频谱可用性，预计中国将跳过M1直接到M2。

蜂窝技术发展蓝图上的另一个重点是，有些营运商预计将在欧洲和其它缺少LTE的地区部署新的低成本3G版本——所谓的扩展覆盖GSM(EC-GSM)；它将与原有的2G和3G网络竞争，特别是在欧洲，各种蜂窝技术会交错在一起。

例如，一些北欧地区的营运商已经表示将关闭3G，但保留2G用于IoT。在美国，AT＆T宣布将在2017年关闭其2G网络，迫使用户转用更高效的LTE网络。

AT＆T目前已推出了Cat 1服务，并计划在今年底前测试Cat M1，明年启动M1服务。但截至目前为止，AT＆T还没有M2服务甚或试验的公开时间表。

目前，在AT＆T占最最大部份的M2M客户和工业IoT用户已超过2,800万。AT＆T的IoT产品开发副总裁Cameron Coursey说，其用户范围从低带宽应用(如资产追踪)到监控视频摄影机和车联网等都有。

也有像Orange一样的服务供应商可能每种技术都用。Orange的无线接取网络副总裁Arnaud Vamparys指出，在欧洲和非洲，已有九百多万M2M用户服务营运了。

2G和EC-GSM提供了理想的全国覆盖范围，Vamparys说。藉由已在实验室测试的Cat M1，LTE提供了更多选择。到2016年年中，Orange将在家乡法国部署一个可覆盖1,200个城市的全国性LoRa网络。

目前，大约有一半的蜂窝IoT用户仍然使用2G网络。Schwalbe指出，对于3G的需求仍低，而且还有一些用户甚至需要LTE Cat 3或4来支持应用，如视频串流服务站。

NimbeLink现在正忙着协助50多家客户设计Cat 1硬件。在其中许多新选项中有哪一项将得势？可用于哪些应用？以及何时起飞？Schwalbe认为，这一切目前都还有待观察。

本文授权编译自EE Times，版权所有，谢绝转载

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