2016年,为物联网(iot)定义、设计、部署低功耗广域网(lpwan)正成为弥补物联网网络层、m2m连接这一短板的最佳武器。根据各大厂商对蜂窝物联网的计划,加上sigfox、lora等商用加速,2016年将成为lpwan发展的重大里程碑……
当前,无线网络连接方式有广域和局域两种。局域连接方式主要为wi-fi、蓝牙、zigbee等,这也是智能家居、可穿戴设备、智能硬件等终端采用的流行网络技术;在广域连接方面,目前更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接,3g、4g或正在规划的5g技术等可在一定程度上推进网络层的落地,但这种广泛采用蜂窝网络实现互联的方式可能在传输成本、功耗等方面产生不利影响。
专属技术与4g蜂窝技术抢滩低功耗广域网
目前看来,2016年,为物联网(iot)定义、设计、部署低功耗广域网(lpwan)的竞赛还将一路延续,lpwan正成为弥补物联网网络层、m2m连接这一短板的最佳武器。
物联网领域战略市场情报供应商machina research最近的研究表明:截止到2015年年底,低功耗广域网接入设备在全球范围内猛增三倍,直逼2320万个。
以lpwan技术中最为成熟的lora技术为例,它具有高灵敏、低功耗、高穿透性、可靠性强等特点,可以被运用于无线amr、物联网传感器、烟感、气体检测、交通和门禁等领域。目前,已有至少九家运营商(包括orange)宣布计划部署lora网络。其中,最新的运营商tata通信在2015年11月宣布它将在印度全国部署lora网络。
lora联盟作为首个低功耗广域网络联盟,在成立6个月后联盟成员已达到130家,涵盖芯片、模组、软件开发商、oem厂商和运营商等。
与此同时,比起半年前所看到的景象,移动行业最近明显表现出更大的紧迫感,纷纷围绕3gpp标准做文章。因为根据machina research的报告,当前真正承载在移动通信网络上的物与物的连接仅占连接总数的6%,如此低的比重,是移动通信行业不愿意看到的景象。尽管其中某些细节仍未完全解决,但就目前的情况看来,预计到2016年3月,3gpp对nb-iot的标准化工作将会冻结。而随着标准化进程完成,nb-iot技术将走向规模商用。
在今年的mwc2016上,爱立信演示了低功耗广域(lpwa)蜂窝iot解决方案,包括窄带物联网(nb-iot)、lte-m?(cat?m)和适用于大规模iot应用的ec-egprs/ec-gsm。
华为则希望自己的nb-iot解决方案不仅能助力运营商的家庭宽带业务数字化转型,实现智慧家庭,而且还为运营商打造一张无处不在的蜂窝物联网,在智能抄表、智能停车、物流跟踪、智慧城市等领域开启全新商业机会。华为海思将于今年9月底推出nb-iot商用芯片,这将会是业内第一款正式商用的nb-iot芯片。
不过,来自传统物联网行业的观点则认为,nb-iot并不适合大部分的物联网使用场景,其机遇是在车联网等需要大网覆盖的应用中,而不是传统的物联网领域。因为大部分物联网场景如智能门锁、数据监测等并不需要实时无线联网,仅需近场通信或者通过有线方式便可完成。另一方面,成本价格、功耗也都会成为nb-iot发展的阻碍。在成本方面,nb-iot模组成本未来有望降至5美元之内,但目前支持蓝牙、thread、zigbee三种标准的芯片价格仅在2美元左右,仅支持其中一种标准的芯片价格不到1美元,巨大的价格差距无疑将让企业部署nb-iot产生顾虑。
然而gartner却对此有不同看法。尽管该公司预测低功耗广域网将成为2017-2018年前十大物联网技术之一,但他们却指出,第一批lpwan可能仍会根据专属技术(proprietary technologies)打造,但从长远来看,nb-iot等新崛起的标准将成为这个领域的主流。
半导体芯片厂商已经前进到哪里?
machina research首席分析师aapo markkanen表示,直到目前,在专用的低功耗广域网领域,大部分的注意力仍集中在sigfox和lora两大技术方向上。2015年12月,意法半导体(st)和semtech公司签订了semtech lora远距离无线射频通信技术合作协议,准备利用lora技术提升stm32微控制器的市场份额,进军移动运营商物联网和大规模专用网络市场。
st stm32超低功耗和网络微控制器市场经理hakim jaafar日前在出席其arm cortex-m0+ stm32l0微控制器新品发布会时就表示,过去确实有很多基于sub-ghz无线载波协议的芯片问世,但绝大多数都难以满足市场需求,原因在于协议栈太大、芯片工艺陈旧、功耗成本太高,难以满足采用电池供电的模块化应用。但lora的优势在于一是协议栈做得比较精致,只有32k;二是lora供应商比如semtech采用了更新的工艺,使之成本更好更低;三是传输距离更远。所以st非常看好lora的发展前景,并加大了在该领域的投资。
意法半导体stm32超低功耗和网络微控制器市场经理hakim jaafar
但与同行采用集成化soc方案不同,st当前采用的是stm32+semtech rf的分离架构。hakim jaafar解释说,soc产品未来一定会出现在公司的产品路线图内,但不是现在,因为分离方案灵活性更大。“进入一个新兴市场,我们必须首先深入了解客户的真正需求,一开始就贸然定义一颗soc,风险非常大。”
与st策略相同的还包括silicon labs公司,该公司物联网产品营销副总裁daniel cooley日前在为其wireless gecko产品系列发布站台时表示,无线开发对很多工程师来说是一个“相当艰难”的过程,天线调整、量产测试、电池使用寿命、无线信号传输距离、免受黑客攻击、在线更新、连接到生态系统等都是需要解决的关键问题。
silicon labs物联网产品营销副总裁daniel cooley
为了可以通过一站式选择为客户提供多协议iot连接,silicon labs在wireless gecko soc中集成了arm cortex-m4内核、节能的gecko技术、高达19.5dbm输出功率的2.4ghz无线电、先进的硬件加密技术、以及用于简化无线开发、配置、调试和低功耗设计的simplicity studio工具。全系产品则包括blue gecko系列(bluetooth smart连接)、mighty gecko系列(zigbee和thread连接)、flex gecko系列(专有无线协议连接)三大系列。
尽管有大量芯片厂商进入lpwan领域,但一个显而易见的事实是:未来,任何一个单独的技术都没办法覆盖所有的实用需求,任何一个强大的公司也无法通吃产业链。相比较局域网和蜂窝网,lpwan的优势在于低功耗和低成本,同时它也有不适用的领域,例如高速率。
尽管在市场上我们所看到的是持续不断的资金投入、众多的生态系统合作伙伴和乐观的新闻报道,但接下来的一两个季度内,真正能验证这个市场成长的,只有更多实质性的发展。
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