蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（IoT）將從2023年開始獲得5G帶來(lái)的全面收益，并在2026年達(dá)到每年9億臺(tái)的出貨量。為什么要等到2023年？這期間還有一些梗，看看市場(chǎng)研究和戰(zhàn)略咨詢公司Yole怎么說(shuō)。
市場(chǎng)和技術(shù)趨向
所謂蜂窩物聯(lián)網(wǎng)就是蜂窩移動(dòng)通信網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合的產(chǎn)物。之所以說(shuō)這個(gè)市場(chǎng)將在2023年上漲，是因?yàn)橐苿?dòng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)將具有以下一些特點(diǎn)：5G模塊成本較高，用于NB-IoT（窄帶物聯(lián)網(wǎng)）和LTE-M（機(jī)器對(duì)機(jī)器）應(yīng)用的高容量低成本模塊將取代目前部署的2G/3G設(shè)備。這方面的增長(zhǎng)將導(dǎo)致射頻前端市場(chǎng)價(jià)值超過(guò)8億美元。蜂窩物聯(lián)網(wǎng)將受益于私人或公共頻率的私人網(wǎng)絡(luò)以及公共網(wǎng)絡(luò)部署的5G。中國(guó)、美國(guó)和歐洲將出現(xiàn)更大規(guī)模的部署與較高的5G SA（獨(dú)立組網(wǎng)）滲透率。
問(wèn)題在于，在供應(yīng)鏈方面，只有少數(shù)公司有能力開發(fā)5G模塊。高通是第一家提供商用5G芯片組的公司。雖然NB-IoT價(jià)位較低，但對(duì)于任何小型進(jìn)入者來(lái)說(shuō)仍然太高。
Yole電源與無(wú)線事業(yè)部總監(jiān)Claire Troadec認(rèn)為：“物聯(lián)網(wǎng)連接已經(jīng)不再是一個(gè)抽象的概念。如今每個(gè)人都有自己的連接體驗(yàn)，或至少聽說(shuō)過(guò)，可能是通過(guò)藍(lán)牙耳機(jī)、健身手環(huán)或?qū)㈦姳磉B接到家庭Wi-Fi。這些應(yīng)用通常使用Wi-Fi或藍(lán)牙，被稱為個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)或家庭自動(dòng)化。”
然而，這個(gè)基于短距離、非關(guān)鍵業(yè)務(wù)的市場(chǎng)已經(jīng)存在。但物聯(lián)網(wǎng)這一連接設(shè)備在社會(huì)和行業(yè)的各個(gè)方面的普及還沒有完全實(shí)現(xiàn)。那么，下一步是什么呢？隨著5G的到來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域出現(xiàn)了很多變化。
隨著網(wǎng)絡(luò)切片（network slicing）技術(shù)的發(fā)展，加上監(jiān)管機(jī)構(gòu)正在為私人公司直接授權(quán)私人網(wǎng)絡(luò)開放頻率，新的5G連接行業(yè)模塊正在出現(xiàn)。
網(wǎng)絡(luò)切片是一種主要用于物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)，它是一種虛擬化，允許在一個(gè)共享的物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上運(yùn)行多個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)之間是隔離的，且能夠提供定制的網(wǎng)絡(luò)特性，如帶寬、延時(shí)、容量等。同時(shí)每個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)里除了網(wǎng)絡(luò)資源外，還包含了計(jì)算和存儲(chǔ)資源。
網(wǎng)絡(luò)切片被認(rèn)為是5G至關(guān)重要的一個(gè)特性。在5G網(wǎng)絡(luò)中，通信基礎(chǔ)設(shè)施不僅限于移動(dòng)語(yǔ)音和文本通信，切片后形成了非常多樣化的各種服務(wù)，如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、智能家居物聯(lián)網(wǎng)、低延遲醫(yī)療通信、高帶寬移動(dòng)寬帶等。
網(wǎng)絡(luò)切片
Yole射頻設(shè)備與技術(shù)公司技術(shù)與市場(chǎng)分析師Mohammed Tmimi博士強(qiáng)調(diào)：“總的來(lái)說(shuō)，價(jià)值鏈正在開始成熟，現(xiàn)在通過(guò)蜂窩連接為物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)提供了便捷的解決方案；預(yù)計(jì)它將解決以前看到的大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)采用和開發(fā)的問(wèn)題。”他補(bǔ)充道：“這也意味著，5G物聯(lián)網(wǎng)和蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的容量將很快開始增加，但它們還不會(huì)達(dá)到不切實(shí)際的夸大容量。”
蜂窩協(xié)議推進(jìn)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)
Yole通過(guò)對(duì)現(xiàn)有和新興應(yīng)用進(jìn)行的深入分析，尤其是關(guān)注4G/5G公共和私人頻率，在其最新的《2021年5G mMTC和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)技術(shù)和市場(chǎng)分析報(bào)告》中指出，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)將繼續(xù)作為利基應(yīng)用的組合，而不會(huì)擴(kuò)展到個(gè)人區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，即可穿戴設(shè)備和消費(fèi)電子產(chǎn)品。
正如Yole團(tuán)隊(duì)在報(bào)告中所說(shuō)，過(guò)去人們?cè)鴩L試過(guò)多種方法來(lái)開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)。他們通過(guò)基于IEEE802.15.4的Zigbee或Z-Wave、LoRaWAN和Sigfox協(xié)議或遠(yuǎn)程Wi-Fi等使用了非授權(quán)頻率，但這些努力并沒有成功，主要是因?yàn)閷?duì)數(shù)據(jù)可靠性和安全性的一般要求，即機(jī)密性、完整性和可用性。但隨著以物聯(lián)網(wǎng)為目標(biāo)的蜂窩協(xié)議的出現(xiàn)，這種情況正在發(fā)生變化。
這些蜂窩協(xié)議的范圍從低數(shù)據(jù)速率NB-IoT到極高數(shù)據(jù)速率、高可靠性、低延遲的5G Cat20。后者也終于開始受到了行業(yè)的重視。
Yole射頻設(shè)備與技術(shù)市場(chǎng)分析師Cedric Malaquin說(shuō)，“無(wú)論是從專用網(wǎng)絡(luò)的資本支出角度，還是從使用公共網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)支出角度來(lái)看，蜂窩部署都是昂貴的。但5G在數(shù)據(jù)安全方面提供了前所未有的能力，為關(guān)鍵應(yīng)用創(chuàng)造了市場(chǎng)機(jī)會(huì)。這些都是利基應(yīng)用，例如，在高度自動(dòng)化的工業(yè)環(huán)境中，無(wú)線連接增加了很多價(jià)值。其他應(yīng)用范圍從機(jī)器視覺到自動(dòng)導(dǎo)引車輛監(jiān)控。這些現(xiàn)在正在推動(dòng)對(duì)5G部署的投資，從而為所有其他基于蜂窩的部署打開市場(chǎng)。”
因此，Yole預(yù)計(jì)，到2026年市場(chǎng)容量將達(dá)到9億臺(tái)。從2020年開始，由于POS（銷售終端）或遠(yuǎn)程信息處理等2G/3G設(shè)備的更換，市場(chǎng)容量可達(dá)2.98億臺(tái)。這些數(shù)量與幾年前科技公司預(yù)期的數(shù)十億臺(tái)工業(yè)連網(wǎng)設(shè)備數(shù)量相去甚遠(yuǎn)。這主要是由于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的利基性質(zhì)。但這仍然代表著巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，將從2020年的2.57億美元增至2026年的8.59億美元；2020-2026年射頻前端組件級(jí)別的復(fù)合年增長(zhǎng)率將為22.3%。
蜂窩和LPWAN物聯(lián)網(wǎng)模塊交付量（百萬(wàn)單位）
歷史的經(jīng)驗(yàn)值得注意
傳輸協(xié)議塑造了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)格局，基于不同的標(biāo)準(zhǔn)存在著多種協(xié)議。今天，業(yè)界感興趣的協(xié)議是5G相關(guān)協(xié)議，范圍從現(xiàn)在眾所周知的NB-IoT和LTE-M到5G Cat20協(xié)議。在這兩者之間，還存在多種基于LTE的協(xié)議，提供了廣泛的解決方案，所有5G均前向兼容。目前使用最多的是LTE Cat1和LTE Cat4。
由于即將推出的5G獨(dú)立組網(wǎng)，這些LTE類別將受益于預(yù)期的5G SA，尤其是在網(wǎng)絡(luò)層面。因?yàn)樗鼘⒃试S實(shí)現(xiàn)新的功能，如網(wǎng)絡(luò)切片和物理網(wǎng)絡(luò)的數(shù)字化，以便有效利用網(wǎng)絡(luò)功能。
一般來(lái)說(shuō)，蜂窩協(xié)議有望成為遠(yuǎn)程連接和關(guān)鍵短程連接的最佳解決方案。唯一強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是近距離Wi-Fi。鑒于過(guò)去出現(xiàn)的所有其他物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議均未成功啟動(dòng)，在全球范圍內(nèi)采用蜂窩式物聯(lián)網(wǎng)的情況下，我們很可能永遠(yuǎn)不會(huì)在這一領(lǐng)域看到新的非授權(quán)開發(fā)，至少是沒有一家在市場(chǎng)上取得巨大成功。
如果蜂窩物聯(lián)網(wǎng)因未知和意外的原因而失敗，這將再次延遲物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)期采用。相反，我們將等待一種便捷、創(chuàng)新的方法，就像我們十多年來(lái)一直等待的那樣。
早在2000年，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)即已存在，問(wèn)題是缺乏用于高效無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的低成本、低功耗電子器件；
2000年，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)ULP（超低功耗）電子器件開發(fā)出來(lái)，但物聯(lián)網(wǎng)的部署還是缺乏足夠的協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)；
2010年，開發(fā)了IEEE 802.15.4和SigFox協(xié)議，但缺乏從傳感器到云的完整價(jià)值鏈；
2015年，出現(xiàn)了第三方系統(tǒng)集成商和Microsoft Azure等平臺(tái)，可還缺乏一個(gè)覆蓋范圍廣且安全的工業(yè)級(jí)協(xié)議；
2019年，開發(fā)了NB-IoT和LTE-M，這時(shí)又缺乏激勵(lì)部署的成熟的產(chǎn)業(yè)鏈和成熟的解決方案；
只有到了2023年，網(wǎng)絡(luò)切片和第一個(gè)基于關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)，才可能讓物聯(lián)網(wǎng)真正向上攀升。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)挑戰(zhàn)不斷一直存活到現(xiàn)在，但它能否克服未來(lái)的挑戰(zhàn)？
物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)前景何在？
從現(xiàn)在起五年后，我們對(duì)蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的期望是什么呢？由于在全球范圍內(nèi)部署了真正的5G公共網(wǎng)絡(luò)，使用獨(dú)立的5G實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)切片，預(yù)計(jì)在2023年蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的使用將增加。
2023年有望在看到新的RF模塊產(chǎn)品，因?yàn)槿缃裎ㄒ坏慕鉀Q方案是由高通以相當(dāng)昂貴的成本提供的。市場(chǎng)正在等待其他玩家的發(fā)展，例如Sequans Communications，不過(guò)高通也將很快發(fā)布其第二代5G模塊，預(yù)計(jì)價(jià)格是其當(dāng)前解決方案的一半。這有助于為物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)提供多樣化的產(chǎn)品和加強(qiáng)供應(yīng)。
Sequans是一家無(wú)晶圓廠設(shè)計(jì)、開發(fā)和供應(yīng)商，為大規(guī)模、寬帶和關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)提供蜂窩半導(dǎo)體解決方案。其全面的5G/4G芯片和模塊針對(duì)非智能手機(jī)設(shè)備進(jìn)行了充分優(yōu)化。
Sequans指出，大規(guī)模物聯(lián)網(wǎng)指的是數(shù)據(jù)傳輸需求較低的應(yīng)用，但該技術(shù)必須在功耗和成本方面進(jìn)行極端優(yōu)化，以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模部署。其應(yīng)用涵蓋智慧出行和物流、智慧城市、電子健康和保健以及智能家居等。另一方面，對(duì)于寬帶和關(guān)鍵物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，其技術(shù)經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可為家庭、企業(yè)和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供盡可能高的吞吐量和最低的延遲。
從事蜂窩物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)的主要公司
雖然這一要求與智能手機(jī)的要求類似，但解決方案需側(cè)重于為寬帶物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備（如企業(yè)路由器和家庭網(wǎng)關(guān)）提供更好的成本和性能權(quán)衡。
Sequans的產(chǎn)品組合由基帶處理器和射頻收發(fā)器芯片或IC以及包含這些芯片及無(wú)線電前端子系統(tǒng)的M2M模塊組成，包括豐富的軟件，以及先進(jìn)調(diào)制解調(diào)器和信號(hào)處理代碼及協(xié)議棧和更高層的應(yīng)用程序。
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模塊制造商
在2023年，我們還將看到更多的私有網(wǎng)絡(luò)部署。而今天，它們正從試點(diǎn)級(jí)別開始，僅適用于高價(jià)值應(yīng)用。但是，一旦部署，它們也有望用于價(jià)值較低的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，尤其是那些使用LTE-M或未來(lái)NR-Light協(xié)議的應(yīng)用。
因此，預(yù)計(jì)2023年物聯(lián)網(wǎng)的未來(lái)增長(zhǎng)將通過(guò)公共網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備和專用網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的方便定時(shí)連接來(lái)實(shí)現(xiàn)。一旦這種蜂窩物聯(lián)網(wǎng)開始采用，該技術(shù)的普及將最終發(fā)生。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨之而來(lái)的是行業(yè)整合，以及出于非消費(fèi)目的而普遍使用的授權(quán)無(wú)線頻率。
沒有一刀切的物聯(lián)網(wǎng)解決方案
蜂窩物聯(lián)網(wǎng)沒有一刀切的解決方案，一切都將是妥協(xié)。非授權(quán)協(xié)議價(jià)格低，可靠性低，數(shù)據(jù)安全性差；ISM LPWAN（未授權(quán)低功耗無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)）數(shù)據(jù)吞吐量低，但低功耗；高功耗的數(shù)據(jù)吞吐量也高；而蜂窩物聯(lián)網(wǎng)是高價(jià)格，還需要提高數(shù)據(jù)安全性和可靠性。
重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)
重點(diǎn)關(guān)注的4G/5G電信基礎(chǔ)設(shè)施是基站、小蜂窩及其射頻組件；針對(duì)消費(fèi)市場(chǎng)的無(wú)線連接射頻前端技術(shù)和移動(dòng)手機(jī)的蜂窩射頻前端技術(shù)，以及消費(fèi)UE（用戶體驗(yàn)）射頻前端組件（BT、Wi-Fi、NFC、LTE/5G）；5G mMTC（大規(guī)模機(jī)器通信）和物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（LTE-M、NB-IoT和其他5G/非5G方式）。
基于頻率的物聯(lián)網(wǎng)劃分后走向
4G/5G公共頻率
由移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商（MNO）以數(shù)十億美元的價(jià)格授權(quán)頻率，覆蓋范圍很廣，從低Sub-1GHz頻段到毫米波。這些頻率并非僅用于消費(fèi)應(yīng)用，實(shí)際上，5G的主要目的是開辟新的行業(yè)應(yīng)用。因此，已在這些頻段上開發(fā)了URLLC、mMTC和eMBB，以解決物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題。
這些公共頻率可由企業(yè)和行業(yè)通過(guò)所謂的網(wǎng)絡(luò)切片來(lái)使用，網(wǎng)絡(luò)已針對(duì)特定行業(yè)用途進(jìn)行了虛擬化和優(yōu)化。然而，新的完全私有的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施和公私混合解決方案開始出現(xiàn)，旨在將無(wú)線連接擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商作為基礎(chǔ)設(shè)施管理者的多個(gè)行業(yè)。
4G/5G專用頻率
專用頻率僅在少數(shù)特定國(guó)家存在，沒有取得很大成功。得益于5G，這些公司目前預(yù)計(jì)將實(shí)現(xiàn)實(shí)際增長(zhǎng)。專用頻率是電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商無(wú)法購(gòu)買的授權(quán)頻段。這些頻段，如美國(guó)的CBR、德國(guó)的3.7GHz-3.8GHz和法國(guó)的38頻段，可由私人實(shí)體在本地授權(quán)，有權(quán)在定義的地理區(qū)域內(nèi)自己的網(wǎng)絡(luò)上使用這些頻段。為此，這些公司直接與諾基亞、愛立信、華為、三星等網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施提供商合作，或與渴望通過(guò)構(gòu)建完整的現(xiàn)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施擴(kuò)大其市場(chǎng)的電信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商合作。然而，這些專用頻率無(wú)法提供5G的所有優(yōu)勢(shì)，不能實(shí)現(xiàn)非常高的毫米波吞吐量或sub-1GHz頻率的低功耗。
ISM頻率是非授權(quán)頻率
目前用于物聯(lián)網(wǎng)包括Wi-Fi/Zigbee/Bluetooth/LoRaWAN/Sigfox等。特別是由于潛在的干擾和安全問(wèn)題，建立在這些頻帶上的協(xié)議尚未得到完全的行業(yè)認(rèn)可。不過(guò)，隨著物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，越來(lái)越多的部署開始在這些頻段上出現(xiàn)。其主要目標(biāo)是小型企業(yè)，因?yàn)榇笮推髽I(yè)可能更喜歡授權(quán)頻帶。這些非授權(quán)頻率有各自的局限性，即范圍對(duì)某些人來(lái)說(shuō)太小，而吞吐量對(duì)另一些人來(lái)說(shuō)太低，但一些新的聯(lián)合開發(fā)正在出現(xiàn)，特別是通過(guò)無(wú)線寬帶和LoRaWAN聯(lián)盟實(shí)施互補(bǔ)Wi-Fi和LoRaWAN協(xié)議的舉措。
非5G蜂窩頻率
包括2G，在過(guò)去十年中用于遠(yuǎn)程通信或POS應(yīng)用,代表了數(shù)百萬(wàn)設(shè)備的市場(chǎng)需求，但僅限于少數(shù)選定的應(yīng)用。隨著2G的宣布停產(chǎn)，5G頻率NB-IoT和LTE CatM有望占領(lǐng)這一傳統(tǒng)市場(chǎng)，創(chuàng)造其第一次銷售。還有一些4G頻率的專用網(wǎng)絡(luò)，但僅限于具有特定需求的早期采用者，并且是一個(gè)利基市場(chǎng)，預(yù)計(jì)將很快被5G專用網(wǎng)絡(luò)取代。
