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物联网多模融合芯片级解决方案
发布时间:2020/4/27 9:56:11     点击: ( 9 )

引言
       物联网被业内公认为是继计算机、互联网之后世界产业技术革命的第三次高潮,孕育着史无前例的大市场。万物互联的背后离不开小小的芯片,包括华为、联发科、英特尔、高通在内的巨头纷纷发力物联网芯片。核心芯片是物联网时代的战略制高点,谁能掌握核心专利,成为物联网产业的霸主呢?
       随着物联网需求爆发式增长的同时,物联网技术标准的混战也正不断升级,尤其是以低功耗广域物联网(LPWAN)的竞争最为激烈,NB-IoT、eMTC、LoRa甚至是WiFi都想在LPWAN市场尚未大规模部署前获得各方最大的支持,从而占据商用的领先位置,但由于物联网应用碎片化、场景多样化,最终只能是多种技术互补。物联网时代已来,从智慧城市到车联网再到共享单车,万物互联的雏形已经出现。
       但随着物联网需求爆发式增长的同时,物联网技术标准的混战也正不断升级,尤其是以低功耗广域物联网(LPWAN)的竞争最为激烈,NB-IoT、eMTC、LoRa甚至是WiFi都想在LPWAN市场尚未大规模部署前获得各方最大的支持,从而占据商用的领先位置。
       每个LPWAN技术的背后都站着数个行业巨头,这让每个LPWAN技术都想成为未来物联网的老大。
       1、NB-IoT、eMTC、LoRa三大技术竞相争艳
       蜂窝物联网市场是巨大的,是目前物联网领域最好的选择。其不仅是官方认证的5G时代主流技术标准,而且还兼具低功耗和低成本两大特性,在未来的智慧城市,公共事业、工业、农业、消费等领域将发挥重要的作用。凭借着这些优势,NB-IoT也成为了全球主流运营商的共同选择,根据GSMA发布的数据,截止2020年1月,全球已有92张商用NB-IoT网络。业界一致看好NB-IoT的发展前景。
      而eMTC也得到了众多运营商的支持,在MWC2017(移动世界大会)上AT&T、KPN、KDDI、NTT docomo、Orange、Telefonica、Telstra、TELUS和Verizon确认支持eMTC的全球部署。2017年3月,Verizon在美国开启了eMTC的全国商用。
        此外,LoRa由于采用非授权频谱,技术标准成熟更早,相较于NB-IoT及eMTC发展更为迅猛。从2015年3月LoRa技术联盟成立到现在联盟成员数量达330多家。LoRa已拥有丰富的部署经验,最新数据显示,美国、法国、德国、澳大利亚、印度等17个国家公开宣布建网计划,120多个城市地区已运行LoRa网络。荷兰、瑞士、韩国等更是部署或计划部署覆盖全国的LoRa网络。


       NB-IoT网络部署示意图NB-IoT可以说是史上发展速度最快的通信技术,从2017年下半年正式商用开始算起,在不到三年的时间里,我国NB-IoT连接数就突破了1亿。国内三大运营商当中,中国电信的起步最早,布局最快,在网络部署方面,中国电信已经建成了全球最大的NB-IoT的网络,超过40万基站上线运行。
       LoRa在国内的发展也十分迅猛。由鹏博士、Semtech发起并成立了中国LoRa物联网产业运营联盟,联合发起方包括中科智城、中兴通讯、唯传、云帝斯、信长城技术研究院、诺基亚上海贝尔等,未来将基于鹏博士的网络在全国部署LoRa网络。
      2、物联网产业界需要主导标准
      不过,不管NB-IoT、eMTC、LoRa如何想独家霸占物联网市场,但由于物联网应用碎片化、场景多样化,最终只能是多种技术互补。
       这一观点得到了运营商、设备厂商、芯片厂商等的支持。中国联通认为这物联网技术间并不存在互斥关系,而是互补的关系。目前,中国联通在推进NB-IoT试点商用的过程中,启动了eMTC试点,还会依需求局部LoRa;中国移动也在进行NB-IoT、eMTC、LoRa的测试工作。
       设备厂商如华为、中兴等均推出了NB-IoT、eMTC、LoRa不同的解决方案与产品。作为物联网技术落地不可或缺的一环,芯片厂商也同样认为未来是多种物联网技术互补。不过,芯片厂商比其他厂商走的更为激进,其将多种物联网技术整合到一个芯片,让物联网设备更加简单。


      例如,eMTC的上下行速率均为1Mbps,带宽仅为1.4MHz,采用半双工,支持FDD与TDD两种模式,保留了一定的移动性,并且支持了VoLTE语音通话。这些特性使得eMTC在一些高可靠性、关键业务、时延敏感型的场景有广泛应用,比如楼宇中的安保、老人护理、可穿戴设备等。
       NB-IoT相比于eMTC在复杂度上又降了一级,上下行速率60kbps,下行速率20kbps,带宽仅为200kHz,采用半双工,支持FDD模式,并没有移动性,也没有VoLTE语音通话。这样的设计可以在成本上有效控制,适用于一些对时延不敏感、低数据量、覆盖存在挑战的场景,比如环境监测的计量表、家庭的水电煤气表计等。这样的设计可让NB-IoT、eMTC满足不同场景的需求,并可互为补充,从而成为LPWAN双雄。
        3、多模融合产品成为趋势
       作为全球领先的智能共享单车领先企业,摩拜单车平台上目前已经运营了超过450万辆智能单车,都配备了独家自主研发的智能锁。
       摩拜单车联合创始人兼CTO夏一平指出,摩拜单车未来将拓展至全球市场,但全球运营商对于物联网标准选择的不同,让摩拜单车的生产、配货产生了不小的挑战。“如果摩拜单车芯片只能支持单一物联网标准,那么未来摩拜单车将给欧洲、美洲、中国供不同的单车,这将让摩拜单车生产、制造、发货变得更加复杂。”


       面对同样困惑的不仅仅是摩拜单车,对于电信运营商而言同样如此。据爱立信预测,到2022年,将有约290亿台联网终端,其中约180亿台物联网终端。无处不在的蜂窝网络,非常适合实现价格低廉的物联网连接,物联网设备通过蜂窝网络将让城市变得更为智能。
       无论是沃达丰、西班牙电信、AT&T、Verizo等欧美运营商,还是国内的三家运营商都将IoT作为战略布局的重点。但面对物联网复杂的应用场景,单纯的NB-IoT或者eMTC将难以满足需求,构建复合型精品网络,携手产业链推进多模终端成为了运营商们的共同选择。
       作为一个十足的长尾市场,物联网涉及网络层、平台层、终端层、应用层以及周边系统等环节。只有多模产品,才能支持像摩拜单车这样的物联网平台开发可在全球不同运营商网络中运行的物联网产品;也只有多模产品,才能实现产品覆盖的最大化和规模化,用底层芯片的规模优势来化解物联网市场碎片化的难题。
由此而生成的多模芯片级解决方案:(LORA+NBIOT+ 北斗)芯片模块+卫星通信(地面小站)六个产品线:
       1、LORA+北斗:专网通信、自主网通信
       2、NBIOT+北斗:城市
       3、LORA+北斗+卫星:无网络
       4、LORA+NBIOT+ 北斗+卫星通信:运动型车队、船只
       5、前端处理:前端视频分析+LORA,边缘计算+LORA
       6、物联网+传感器
      基于异构处理器SB3500软件无线电芯片开发的多模通信芯片,可以通过软件算法实现无线电通信,满足各种应用场景:城市,郊区,没有信号的地方,沙模,海洋。

                                                                                                                    马上办办公室  孙荣庆撰稿

(待续)
2020年4月

 


          

                                                                   

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