物聯(lián)網(wǎng)(通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)無縫通信的無數(shù)聯(lián)網(wǎng)的“智能”設(shè)備)正在改變我們的生活和工作方式。在農(nóng)場，無線物聯(lián)網(wǎng)傳感器可以將有關(guān)土壤水分和養(yǎng)分的信息傳輸給全國的農(nóng)業(yè)專家。物聯(lián)網(wǎng)警報系統(tǒng)配備了可使用多年的電池，可為房主提供長期保護(hù)。適用于人和寵物的可穿戴健身設(shè)備可以監(jiān)控活動水平并提供有關(guān)心率和呼吸的反饋。盡管這些應(yīng)用程序有不同的用途，但它們都有一個共同的特點：依賴于強大的連通性。
尋求連通性解決方案的物聯(lián)網(wǎng)利益相關(guān)者包括無線電和芯片制造商，平臺供應(yīng)商，設(shè)備制造商以及購買物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動的產(chǎn)品的各行各業(yè)的公司，它們要么自用，要么向公眾出售。這些公司現(xiàn)在可以從30多種不同的連通性選項中進(jìn)行選擇，這些選項具有不同的帶寬，范圍，成本，可靠性和網(wǎng)絡(luò)管理功能。由于種類繁多，再加上不斷發(fā)展的技術(shù)要求，選擇成了難題。如果利益相關(guān)者將賭注押在一個連接選項上，而另一個選項成了主流，那么他們的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，應(yīng)用程序和解決方案將很快過時。如果他們遲遲不愿看到連通性格局的變化，那么他們可能會落后于更激進(jìn)的競爭對手。
蜂窩5G網(wǎng)絡(luò)(現(xiàn)已完善)最終可能會成為物聯(lián)網(wǎng)連接的通用解決方案。盡管現(xiàn)在一些全球電信網(wǎng)絡(luò)和工業(yè)應(yīng)用都使用5G，但是由于開發(fā)和部署成本高昂，該技術(shù)至少要五年時間才能得到廣泛使用。到2025年，與物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的年度經(jīng)濟(jì)收益預(yù)計將達(dá)到3.9萬億至11.1萬億美元，因此企業(yè)萬萬不可將物聯(lián)網(wǎng)投資推遲到5G到來之時。
為幫助企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者確定最能滿足其當(dāng)前需求的連通性解決方案，我們分析了13個行業(yè)，其中包括汽車，制造，建筑和消費行業(yè)，因為物聯(lián)網(wǎng)在這些行業(yè)已經(jīng)司空見慣。在各個行業(yè)中，我們專注于可實現(xiàn)的用例的連通性要求——換句話說，可能最適合物聯(lián)網(wǎng)解決方案的任務(wù)或活動。然后，我們?yōu)槊總€解決方案確定了關(guān)聯(lián)度最高的連通性解決方案。此外，我們研究了可能影響連通性格局變化的各種業(yè)務(wù)因素以及穩(wěn)健的連通性策略的要素。
各種各樣的連通性產(chǎn)品
在考慮物聯(lián)網(wǎng)連通性的選項時，公司必須從以下四類解決方案中進(jìn)行選擇：免費頻段、低功耗、廣域(LPWA)、蜂窩和外域。公司可能很難在這些技術(shù)中進(jìn)行選擇，因為每個物聯(lián)網(wǎng)用例都對帶寬，范圍和其他連接功能提出了獨特的要求。LPWA選項也很難評估，因為它們?nèi)蕴幱诓渴鸬脑缙陔A段，其全部潛力和弊端只有在大規(guī)模實施后才會變得顯而易見。
無需授權(quán)的連通性解決方案
這些解決方案并不是專門授予特定公司的許可，這使公眾可以在使用該技術(shù)的任何物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上使用這些解決方案。免費頻段的解決方案相對便宜而且允許企業(yè)管理自己的網(wǎng)絡(luò)，而不是依靠移動運營商來管理。不利的一面是，免費頻段的技術(shù)很容易受到電氣或周圍障礙物(例如可能干擾信號傳輸?shù)拇罅拷ㄖ?的干擾。它們還面臨著難以提供長距離(超過100米)連接的難題。公司提供了多種用于免費頻段連通性的選項，所有這些選項均具有獨特的功能。例如，Wi-Fi(可能是最著名的免費頻段的選擇)的帶寬高達(dá)每秒1 GB。這高于藍(lán)牙，紫蜂(Zigbee)和Z-Wave的帶寬。
低功耗，廣域連通性
LPWA技術(shù)相對較新。顧名思義，它們具有兩個特征：
低功耗。假設(shè)這些技術(shù)每時每刻收集和分析數(shù)據(jù)并考慮到電池自放電和衰減的常見影響，它們可以讓設(shè)備運行多年。
廣域。這些技術(shù)從網(wǎng)關(guān)設(shè)備到終端至少提供500米的信號傳輸范圍。在城市或地下位置等困難的部署環(huán)境中覆蓋率最低。
LPWA技術(shù)除了提供較長的電池續(xù)航能力和廣泛的使用范圍外還十分可靠且成本低廉。沒有其他技術(shù)可以同時提供這四個特征。例如，免費頻段的技術(shù)不可靠，而蜂窩技術(shù)價格昂貴，一次充電無法提供多年電力。因此，LPWA滿足了物聯(lián)網(wǎng)連通性中未得到滿足的需求。
LPWA網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)在僅覆蓋了全球人口的20%，因此它們無法在未來五年內(nèi)成為默認(rèn)解決方案，但是其可用性正在迅速增長。到2022年，我們預(yù)計大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序?qū)⑹褂肔PWA網(wǎng)絡(luò)，這將使連接選擇不至于那么混亂。(屆時5G仍將無法得到廣泛使用)。
有些公司已經(jīng)開發(fā)了專有的LPWA技術(shù)，包括Ingenu(前身為On-Ramp Wireless)，Link Labs，LoRa，Sigfox和Weightless。第三代合作計劃(3rd Generation Partnership Project)是一家開發(fā)連通性準(zhǔn)則的組織，它也在努力標(biāo)準(zhǔn)化由許多(或所有)移動設(shè)備，芯片組和模塊制造商支持的幾種非專有技術(shù)。其中包括窄帶物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)，這是最新的LPWA選項，是專門為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的。其他非專有技術(shù)包括LTE機器類型的通信(用戶設(shè)備類別為1、0和M)，擴(kuò)展覆蓋GSM(EC-GSM)和低吞吐量網(wǎng)絡(luò)。
每種LPWA技術(shù)都有不同的優(yōu)勢和實現(xiàn)要求。例如，Sigfox經(jīng)營自身的網(wǎng)絡(luò)，而LoRa得到400多個合作伙伴的支持。窄帶物聯(lián)網(wǎng)依靠現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)行測試。當(dāng)窄帶物聯(lián)網(wǎng)變得更廣泛可用并應(yīng)用于更大規(guī)模的計劃時，情況也將如此。由于LPWA市場仍處于早期階段，因此很難預(yù)測哪種LPWA解決方案將成為贏家。
蜂窩連通性
當(dāng)前的4G LTE技術(shù)可提供高達(dá)每秒100兆字節(jié)的高帶寬以及十幾公里的傳輸范圍。可靠性和可用性也很好。不利的一面是，4G LTE技術(shù)的成本很高，一個模塊要幾美元甚至更多，而Wi-Fi則要不到一美元。蜂窩連通性還具有很高的功耗要求，因此對于電池續(xù)航能力必須長達(dá)數(shù)年的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，它并不理想。
公司可以在公共或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)上部署4G LTE連接。公共網(wǎng)絡(luò)使用與移動電話相同的連通性基礎(chǔ)設(shè)施，而專用網(wǎng)絡(luò)則通過使用企業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施從移動運營商處獲得未使用的頻率許可，從而將設(shè)備隔離到一個單獨的系統(tǒng)中。我們分析中的一些公司管理著專用網(wǎng)絡(luò)，但大多數(shù)公司缺乏必要的能力和預(yù)算。在更廣泛的人群中也是如此。
地外連通性
此連接選項包括衛(wèi)星和其他微波技術(shù)。物聯(lián)網(wǎng)的利益相關(guān)者通常僅在蜂窩和光纖選項不可行時才使用它，因為它成本最高。例如，國防部門內(nèi)的組織可以將衛(wèi)星連接用于無人機。地外選項具有中低帶寬，高傳輸距離以及中高可靠性和可用性。僅有少數(shù)行業(yè)依靠物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序的地外連通性。
各行各業(yè)的連通性要求
盡管沒有完美的連通性解決方案，但我們能夠通過確定各行各業(yè)中可能實施的用例來為每個行業(yè)確定最合適的選擇。其中許多選擇涉及到降低成本和提高生產(chǎn)率。例如，許多行業(yè)的公司都十分重視物聯(lián)網(wǎng)解決方案，因為這些解決方案通過提供預(yù)測性維護(hù)來減少機器停機時間并且使它們能夠更好地了解供應(yīng)鏈并解決瓶頸的解決方案。這些服務(wù)或任何其他任務(wù)還沒有基于物聯(lián)網(wǎng)的“殺手級應(yīng)用程序”，但是隨著連通性技術(shù)的發(fā)展，在未來幾年中可能會出現(xiàn)一個“殺手級應(yīng)用程序”。這可能會增加物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)量和價值。
我們的研究表明，即使?jié)撛谟美嗤B通性要求也因行業(yè)而異。例如，預(yù)測性維護(hù)和運營優(yōu)化是制造，采礦，建筑以及石油和天然氣行業(yè)的潛在物聯(lián)網(wǎng)用例。但是，范圍和可靠性要求因行業(yè)而異，公司管理網(wǎng)絡(luò)的意愿和能力也不盡相同。
在發(fā)現(xiàn)了可能的用例和相關(guān)需求之后，我們確定了在未來五年內(nèi)每個行業(yè)中可能會受到青睞的連通性解決方案。我們認(rèn)為，由于LPWA可以更好地滿足他們的連接性要求，許多公司將隨著該技術(shù)的廣泛利用而從免費頻段技術(shù)轉(zhuǎn)向該技術(shù)。不妨以礦業(yè)為例。該行業(yè)中的一家公司必須將電纜鋪設(shè)到地表以下并安裝密密麻麻的接入點以在其施工地點之一提供Wi-Fi連接。(它不能使用其他連接技術(shù)，因為蜂窩和地面解決方案無法在地表下傳輸信號。)LPWA可以更輕松地穿透墻壁和其他障礙物，一旦該方案在其所在地可用，LPWA很可能成為該公司的首選解決方案。農(nóng)業(yè)和制造業(yè)等許多其他行業(yè)的公司也可能從免費頻段技術(shù)轉(zhuǎn)向LPWA。實際上，我們可以看到物聯(lián)網(wǎng)與LPWA同步增長的情況，因為連通性的提升將同時增加使用中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)量和使用地點。
盡管LPWA越來越受歡迎，但蜂窩仍將為眾多行業(yè)的用例提供連通性。最高的蜂窩需求將涉及公共LTE網(wǎng)絡(luò)，因為私有網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)建和維護(hù)成本很高。
衛(wèi)星和其他地外通信解決方案將繼續(xù)發(fā)揮其小眾用途，僅在蜂窩或光纖技術(shù)不可行的情況下提供連通性服務(wù)。
商業(yè)因素將幫助確定哪種連接解決方案獲得最大的吸引力
我們的分析表明，技術(shù)的進(jìn)步并不是決定哪種連通性解決方案成為主導(dǎo)的唯一力量。實際上，以下商業(yè)因素(包括那些物聯(lián)網(wǎng)利益相關(guān)者無法控制的因素)可能起著同等重要的作用。
改變工業(yè)設(shè)備制造商的商業(yè)模式
大多數(shù)創(chuàng)建工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案的設(shè)備制造商最初都遵循按單位付費(pay-per-unit)的商業(yè)模式，在這種模式下，它們對售出的每臺設(shè)備收取一次費用，并從長期維護(hù)合同中獲得大部分收入。這種模式無意間在希望使設(shè)備連續(xù)運行的客戶與從維修故障設(shè)備中獲利的制造商之間造成了利益沖突，但是這種沖突可能很快就會停止。制造商現(xiàn)在正在過渡到設(shè)備即服務(wù)(DaaS)模式，在這種模式下，它們向客戶出售其產(chǎn)品的訂閱服務(wù)。該服務(wù)涵蓋了最初的設(shè)備購買和以后的維護(hù)費用，這使制造商能賺錢，即便產(chǎn)品不需要維護(hù)也一樣能賺錢。實際上，它們會讓設(shè)備持續(xù)運轉(zhuǎn)，因為服務(wù)成本可能會降低其收入。為了簡化DaaS模型，制造商需要連通性解決方案，以允許他們進(jìn)行遠(yuǎn)程連接，監(jiān)視并執(zhí)行更新。LPWA解決方案最能滿足它們的需求，因為Wi-Fi等免費頻段技術(shù)無法在帶有大量電氣和環(huán)境干擾的“嘈雜”環(huán)境中正常工作，包括制造工廠的環(huán)境。
關(guān)聯(lián)成本
盡管物聯(lián)網(wǎng)連接芯片組可能相對便宜，但公司可能需要額外的成本才能啟用這些解決方案，包括模塊，改造和基礎(chǔ)設(shè)施的解決方案。例如，公司購買Wi-Fi模塊的費用可能不到一美元，但他們可能需要購買多個接入點，安裝線束并進(jìn)行系統(tǒng)集成以實現(xiàn)連通性，而這一切都是耗費成本的工作。如果在這種情況下可以選擇LPWA，則公司可能會青睞它，因為該技術(shù)的關(guān)聯(lián)成本會更低。
甚至同一類別的連通性技術(shù)也可能具有不同的關(guān)聯(lián)成本，這可能決定公司選擇哪種解決方案。不妨考慮以下各種LPWA選項。公司必須建造通訊塔并購買模塊以部署Sigfox連接，但是窄帶物聯(lián)網(wǎng)只需要購買模塊，因為它可以使用現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施。
支持生態(tài)系統(tǒng)
有些物聯(lián)網(wǎng)連通性解決方案更容易部署，因為它們具有強大的生態(tài)系統(tǒng)來支持其使用。例如，LoRa是一種極具吸引力的LPWA技術(shù)，因為LoRA聯(lián)盟中已經(jīng)有數(shù)百個成員，并且這個數(shù)目正在增長。
商業(yè)化就緒程度
一些新興的連通性解決方案尚未得到大規(guī)模測試。試想一下窄帶物聯(lián)網(wǎng)，這是一種新的LPWA技術(shù)，可以通過現(xiàn)有的蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行部署并且功耗非常低。盡管該技術(shù)已進(jìn)行了試點測試，但尚未大規(guī)模商用。因此，這些解決方案相對于LoRa和Sigfox等其他LPWA解決方案可能已經(jīng)處于不利地位，后者已經(jīng)投放市場幾年，現(xiàn)在已經(jīng)成為不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)的一部分。
近期強大的連通性策略的要素
公司在設(shè)計物聯(lián)網(wǎng)戰(zhàn)略時必須對變化持開放態(tài)度，調(diào)整策略以適應(yīng)新的連通性標(biāo)準(zhǔn)和客戶的喜好，從而簡化操作。同樣，他們應(yīng)準(zhǔn)備研究新的業(yè)務(wù)模型，因為物聯(lián)網(wǎng)連通性的進(jìn)步可能會帶來一些令人驚訝的商機。
押寶多種物聯(lián)網(wǎng)連通性標(biāo)準(zhǔn)
多個團(tuán)體正在嘗試建立物聯(lián)網(wǎng)的連通性標(biāo)準(zhǔn)，包括工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟和贊助開放標(biāo)準(zhǔn)計劃的各個公司。這些集團(tuán)已經(jīng)成功地為其他技術(shù)領(lǐng)域的連通性設(shè)立了標(biāo)準(zhǔn)，但是它們的努力往往進(jìn)展緩慢，而這可能會使增長放緩。有些公司聯(lián)盟和單個強有力的參與者也試圖在標(biāo)準(zhǔn)制定機構(gòu)能夠統(tǒng)一和定義標(biāo)準(zhǔn)之前就制定事實上的標(biāo)準(zhǔn)。
其他技術(shù)的經(jīng)驗表明，最有可能成為主導(dǎo)的物聯(lián)網(wǎng)連通性標(biāo)準(zhǔn)將為所有利益相關(guān)者帶來明確的價值，例如降低成本或帶來技術(shù)優(yōu)勢。他們還將得到一個或多個涵蓋大量產(chǎn)品的強大生態(tài)系統(tǒng)中所有參與者的支持。最后，首選標(biāo)準(zhǔn)將考慮到快速部署并擴(kuò)大規(guī)模以及是否易于采用——如果它們得到了合伙企業(yè)或多個團(tuán)體的支持，則這種情況很有可能發(fā)生。
在物聯(lián)網(wǎng)利益相關(guān)者對標(biāo)準(zhǔn)更加確定之前，他們必須保持靈活性。例如，愛立信和華為正在推出不同版本的窄帶物聯(lián)網(wǎng)，但尚不清楚哪個將變得更流行。因此，想要為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品啟用即用型設(shè)備連接的平臺供應(yīng)商可能希望使其產(chǎn)品與這兩個版本兼容。盡管此策略可確保設(shè)備進(jìn)行通信，但也會增加復(fù)雜性并有可能增加產(chǎn)品成本。
專注于簡單性
幸虧有大量可用或正在開發(fā)的連通性技術(shù)，才華橫溢的工程師和先進(jìn)的技術(shù)公司得以使用這些技術(shù)。最復(fù)雜的解決方案很好地體現(xiàn)了其創(chuàng)造者的技術(shù)實力，它們也許適用于許多產(chǎn)品。但是，在物聯(lián)網(wǎng)中，公司在選擇連通性解決方案時必須專注于用例，而不是技術(shù)的復(fù)雜性。也就是說，他們應(yīng)該對能夠滿足設(shè)備功能基本要求的連通性解決方案感到滿意，即便它們可以使用更高級的選項(前提是它們可以以較低的價格購得)。
探索新的商業(yè)模式
物聯(lián)網(wǎng)的最大需求之一是無處不在的連通性——無論在哪里都可以連接到任何設(shè)備。移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商(MVNO)是當(dāng)前提供此功能的唯一參與者。這些運營商從在各個地點(理想情況下在每個主要國家/地區(qū))擁有蜂窩網(wǎng)絡(luò)的其他公司租用無線承載容量。然后，他們將其承載容量轉(zhuǎn)售給設(shè)備制造商等物聯(lián)網(wǎng)利益相關(guān)者。但是，移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商不一定會成為物聯(lián)網(wǎng)連通性的領(lǐng)導(dǎo)者，因為它們不會縮小必須使用同一應(yīng)用程序的公司之間的差距。例如，如果一家運輸公司正在裝貨，那么它必須將其數(shù)據(jù)移交給卡車公司，然后再將這些箱子運到收貨的工廠。試圖開發(fā)連通性解決方案以縮小這些差距的公司可能會成為物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。
物聯(lián)網(wǎng)實際上很復(fù)雜，設(shè)備和應(yīng)用程序需要多個供應(yīng)商展開合作。同樣，提供端到端的物聯(lián)網(wǎng)連通性可能會很復(fù)雜，因為這需要多個供應(yīng)商一起努力，而且公司可能會發(fā)現(xiàn)自身需要針對其潛在用例的不同解決方案。成功的公司將盡力解決目前的困惑并打造連通性解決方案，即使不確定性依然存在，它們也將成為物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。
