市场商机

无论是IDC或是其他市调单位的预估都相当令人振奋，不是吗？物联网(IoT)这个让各个产业都相当兴奋的关键词已逐渐在生活周遭、工厂、城市或商业区实现，2017年甚至被认为是物联网应用市场发展起飞的一年… 市调机构IDC预测，2017年全球物联网(IoT)市场规模将超过9,300亿美元，较去年增加1,000亿，今年并有机会挑战破兆。3年后，预计市场将达到应用爆发期，规模更将翻倍成长达1.46兆美元。另外，全球物联网装置数量成长更快速，5年内将翻涨3倍，2015年全球物联网装置数量已有121亿个，预计2018年将超越手机，未来3年，全球物联网装置总数亦将累积高达300亿个。 相信，无论是IDC或是其他市调单位的预估，都相当令人振奋，不是吗？物联网这个让各个产业都相当兴奋的词，已开始逐渐在生活周遭、工厂、城市或商业区实现，2017年甚至被认为是物联网应用市场发展起飞的一年。但不可否认的是，仍有许多业者“不甚理解”物联网究竟该做什么，更也遑论在物联网市场中，能像市调机构所预测，攒到好几桶金。《电子工程专辑》(EETimes Taiwan)与《电子技术设计》(EDN Taiwan)共同举办的TechTaipei——“2017智慧互连与嵌入式应用研讨会”，邀集业界关键厂商为403位与会来宾解惑。 究竟要实现物联网，必要的条件是什么呢？ 某媒体副主编指出，物联网中的“联”字，许多业者会使用“连”，但若是谈到物联网真正的意涵——万物相连并结合，则使用字义带有结合的“联”这个字，才能贴近物联网世界所要表达的真义。 另外，除了万物相结合，物联网千万也别变成“误联网”或“恶联网”。连接到不正确或是带有恶意的网路，也会失去物联网真正的涵义。 以说文解字的方式定义物联网的意义之后，恩智浦(NXP)大中华区MICR行销经理黄健洲进一步说明实现物联网的必要条件为何。他表示，实现物联网的必要条件业界讨论相当多，可从物联网的发展挑战开始探讨。 现阶段，业者遭遇的物联网挑战包括：如何使开发环境维持一致性，而非片段；如何做到最佳化的安全性，以及如何能让产品进入量产阶段。黄健洲认为，要克服这些挑战，并将物联网转化为可实现的商品或可用之物，感测器、处理器或微控制器(MCU)，以及连网技术，即为不可或缺的关键。 不仅如此，物联网架构中，从最前端感测器到后端处理中心整体的安全性，以及物联网应用服务平台，也须相当重视，才能打造一个完整、便利且能吸金的物联网应用架构。 无线通讯技术相辅相成 物联网架构中，有线及无线通讯技术绝不可少，否则无法将万物相结合。而在物联网的应用场域里，主要的通讯技术会是以无线通讯技术为主，因为许多深山野岭，或是具危险性的地区，无法铺设有线网路，也因此，给予各式各样无线通讯技术“出头”的机会。 黄健洲指出，物联网架构内的无线通讯技术相当多，但彼此间各有所长，业者可依自己的物联网应用特性进行评估，选择最适合其中一种或多种无线网路。目前各类无线技术各自占据的山头，可以大略区分为：工业——以ZigBee为主、消费性电子——Wi-Fi或蓝牙(Bluetooth)、家电——Thread，个人认证方面则是近距离无线通讯(NFC)较强势。 除上述无线通讯技术外，近期还有些无线通讯技术也应物联网而生，如使用sub-1GHz频段的LoRa。Microchip资深应用工程师张益洲表示，LoRa为基于线性扩频调变的网路实体层，其实体层支持远距离通讯的网路协定和系统架构，即可组成LoRaWAN网路，不仅具备低功耗特性，还能拥有较长的传输距离。 图1：根据应用需求比较各类物联网无线通讯技术 （来源：Microchip） LoRaWAN具备两种网路架构：一为使用者自行架设闸道器(Gateway)及云端(Cloud)即可运作；另一种则是须和电信营运商合作，可布建范围更宽广的LoRaWAN网路。张益洲说明，“目前台湾业者大多选择可自行建置网路的LoRaWAN架构。” Silicon Labs台湾区总经理宝陆格认为，ZigBee技术推出之时，许多特性受到业界的瞩目，不过要将装置接入ZigBee网路得经过很多的设定，不够友善，因此采用的数量不多。然而，ZigBee Alliance亦持续改进ZigBee，最新的ZigBee 3.0标准采用开放式系统架构(OSI)模型，将网路架构的各层定义清楚，但网路层、传输层、对话层(Session Layer)与展现层(Presentation Layer)却不是走IPv4/IPv6网路架构，以至于会出现不相容的问题。 图2：支援多重网际网路通讯协议物联网应用情境 （来源：Silicon Labs） 为“修补”ZigBee的不足，Thread在两年前现身。宝陆格强调，Thread是基于IP架构的网状网路，与ZigBee最大的不同是，使用者可自行定义应用层。但ZigBee Alliance亦制定完整的ZigBee应用层架构，为了避免“浪费”，Thread Group将ZigBee应用层进一步IP化，并架构在Thread网路上，使Thread网路拥有从上到下完整的架构，而这样完整的Thread网路，ZigBee Alliance将其命名为“dotdot”。无论是Thread或是dotdot网路皆可望在智慧家庭应用中，拥有一片天。 此外，针对工业应用，已并入亚德诺(ADI)的凌力尔特(Linear Technology)则是推出自有的Dust网路。该公司市场应用经理陈柔文表示，根据统计，2025年全球物联网市场产值将有60%落在工业领域，但工业与家庭应用的需求大不相同，因此不能以家庭物联网应用的无线技术直接套用在工业市场，必须有更多“坚持”。 工业领域对于精准度与可靠度相当要求，亦需长距传输能力。而Dust与LoRa、ZigBee或Thread网路底层都建基于802.15.4标准，惟在网路上层设计有所不同，使Dust能够将传输距离扩展至1,200公尺，并具备低功耗、低成本与简易安装特性，且维持较佳讯号穿透性表现。不过，每一种物联网应用并非仰赖单一无线通讯技术就足够。宝陆格以智慧家庭为例，家电的总控制装置可能是由一个嵌在墙上的总控制器执行，这些都可以Thread技术相互连结，但消费者的行动装置如智慧型手机、平板装置也会身兼控制中心，这时就需要利用行动装置标准配备的Wi-Fi或蓝牙透过闸道器与Thread介接。 因此物联网应用中的无线通讯技术，设计师不仅要考虑应用中需要导入那些无线技术，也须留意各无线技术在各国开放的频段也有差异。例如sub-1GHz各国开放的频段，日本310MHz、中国大陆470MHz、欧洲433MHz~868MHz，台湾则是915MHz。 微控制器更满足市场所需 另一个让物联网概念变为实际的是物联网装置的“大脑”——处理器或微控制器。针对各种物联网应用装置所需，业者须选择最合适的处理器或微控制器，才能在功耗、效能与成本上取得平衡。 张益洲指出，物联网应用中，若是节点装置，则须要使用功耗非常低的微控制器，这是由于这些节点装置都以电池供电、且无法时常替换电池；若是用于中控中心或有市电供电的装置时，则就不需要太计较元件功耗，反而需要关注处理效能。 GigaDevice资深产品市场经理金光一表示，近期有越来越多的物联网装置加入了生物辨识技术，不但保护装置的安全性，也保障使用者的财物不会轻易被有心人士盗取。此时，微控制器就需要加入新的功能与提升演算效率，但却不能因为增添了新功能而让成本“无限上纲”。 不仅如此，面对通用型微控制器无法满足某些物联网应用时，业者也须提供客制化的微控制器予客户，并提供完整开发支援与生态系统。 另一方面，无线通讯技术也须使用微控制器进行通讯协定的处理，而现阶段，单一无线技术无法“通吃”全部应用，因此微控制器需要支援多重无线通讯技术标准。更重要的是，针对对于无线技术没有概念的业者，如何让设计人员能够简单设计微控制器，使其满足物联网应用所需，将多多少少影响物联网市场的发展。 所幸，在业者的努力下，微控制器已越来越能符合物联网应用的要求。有鉴于物联网应用所需的无线通讯技术各不相同，甚至前一代与下一代物联网产品就得支援不同的无线技术，这时如果厂商因为支援的无线通讯技术不同，而需要重新进行产品设计，将有极大可能丧失市场先机。 德州仪器(TI)行销与应用嵌入式系统总监詹勋琪表示，微控制器要赋予物联网装置连接性，内部必须整合无线通讯的通讯协议，若是微控制器基础架构都相同，透过类似堆叠乐高的方式，厂商仅需替换通讯协议的部分，或是再加上另一个无线通讯协议，即可无须重头设计，如此一来，将可节省时间与人力成本。詹勋琪补充，“未来支援双模无线通讯的技术的产品将越来越受市场欢迎。” 物联网应用市场也相当看重产品上市时间。换句话说，业者开发的产品能够越快进入市场越能抢占市场大饼。詹勋琪认为，要加快产品设计时程，支援连网技术的微控制器设计要能越简单越好，厂商花越少的时间“纠结”微控制器的软硬体设计或无线通讯协议的了解，将能给予终端产品开发设计更多的时间及人力，更能设计出“惊世绝艳”的物联网应用终端。 此时，微控制器业者提供的设计套件或软体相关资源越丰富，越能节省客户时间。而大多数的微控制器业者，也戮力专注于开发资源或套件的完整度，更透过社群软体，让开发者能够相互交流，期可协助客户尽快设计出所期望的物联网装置。 存储器容量/稳定性需求增 不仅微控制器顺应物联网市场逐渐变化，存储器也是如此。富士通(Fujitsu)市场部总监冯逸新表示，物联网节点装置大多是以电池供电，甚至不需电池，且产品尺寸也需小型化，再加上许多节点负责感测环境的工作，有时需配置在较为严苛的环境，对传统的存储器来说，是一大考验。 为解决上述问题，写入速度快、资料漏失较少的铁电随机存取记忆体(FRAM)，可以说相当适用于物联网应用中。冯逸新指出，FRAM可降低印刷电路板(PCB)占位面积、减少物料清单(BOM)成本，加上没有读写次数的限制，因此相较于EEPROM、SRAM或DRAM具备较多优势，因此物联网应中的各种RFID标签，FRAM即相当有用武之地。 此外，由于FRAM可为微控制器提供高储存容量与读写速度、更低功耗…等优势，因此许多微控制器业者也开始将FRAM内建在微控制器中。根据Semico Research的统计，2017年一颗系统单晶片(SoC)中，将有84%是存储器，逻辑的部分仅占16%，未来存储器的比重也将越来越高。 图3：富士通展示无电池RFID的创新物联网应用—利用FRAM RFID实现的无线键盘 厚翼科技(HOY)资深协理王炳兴表示，随着无论是传统 或FRAM记忆体开始大量内建在单核及多核心微控制器中，如何测试内建于微控制器的存储器效能，甚至进一步有效修复存储器，都将是微控制器或是SoC的重要课题。 不可否认，在物联网应用市场中，降低产品设计成本已成为业者追求的终极目标之一。王炳兴认为，“透过更有效的存储器测试与修复解决方案，将能有效降低物联网开发平台的设计成本。” […] Read more.

由于低功耗广域网络的特点，让网络“运营商”的群体进一步扩大，形成一些新的运营商，其网络覆盖范围以及由此带来的业务范围呈现多样化，成为物联网时代的一个新的亮点。 作者：2017-07-22 赵小飞 物联网智库 近日中国电信在各省、市NB-IoT网络商用密集发布，一张立足中国、全球覆盖最广、规模最大的物联网网络全面商用即将成为现实。由于历史的原因，在1-2年内全球大量运营商会各自选择NB-IoT、eMTC、LoRa、Sigfox等技术部署覆盖本国的低功耗广域网络（LPWAN），不过，由于低功耗广域网络的特点，让网络“运营商”的群体进一步扩大，形成一些新的运营商，其网络覆盖范围以及由此带来的业务范围呈现多样化，成为物联网时代的一个新的亮点。 多样化的物联网网络运营商 此前，为人与人通信服务，尤其是提供无线广域网络通信的企业只有电信运营商，每个国家仅有少数几家企业作为运营商，高耸的进入壁垒让这个领域的市场集中度非常高，将其他企业拒之门外。在广域和移动物联网应用需求出现后，电信运营商又承担起了这一角色，通过其拥有的蜂窝网络为物联网用户提供服务，其他企业仍然无法进入。 不过，低功耗广域网络各类技术的兴起正在打破这种格局，从目前情形看，提供低功耗广域网络连接服务的厂商已不再是传统电信运营商的“特权”，不同的网络规模和业务范围都有多个新的网络“运营商”参与进来，形成多样化的格局。 我们可以按照各家运营商提供的网络覆盖的范围和面对的业务范围分别为横轴和纵轴，形成低功耗广域网络运营商的矩阵，图形如下： 可以看出，能够提供从本地业务到全球业务的运营商数量是递减的，如拥有本地覆盖网络的运营商只能提供本地业务，而拥有全国覆盖和跨国覆盖网络的运营商也可以提供本地业务，至于全球业务，只有拥有跨国覆盖的运营商可以提供。 面对低功耗广域物联网业务，传统电信运营商群体主要提供跨国覆盖和全国覆盖的网络，而非授权频谱技术的兴起和普及，让大量非运营商的企业可以提供本地网络和全国性网络，甚至开始进入跨国覆盖的行列。 各类低功耗广域网络运营商典型代表 从网络覆盖的角度来看，存在三类低功耗广域网络运营商：跨国覆盖、全国覆盖和本地覆盖。这三类覆盖范围也决定了其业务范围，就目前来看，各类运营商中已形成典型的代表。 1、跨国低功耗广域网络运营商 跨国覆盖典型的代表是几家已经在全球多个国家拥有蜂窝网络的主流运营商，包括沃达丰、德国电信、西班牙电信等，它们本身在欧洲、非洲、亚洲、拉美等地数十个国家拥有自己的移动通信网络。 在低功耗广域网络出现之前，这些拥有跨国网络的运营商就持续为全球客户提供全球化的M2M物联网服务。如沃达丰多年前就为世界各地客户提供全球机器通信Sim卡和GDSP连接管理平台，更为重要的是其在全球近30个国家运营的网络，让面向全球市场的客户投放在这些国家的设备都有稳定的网络连接，形成从终端接入到平台化连接管理的端到端连接服务。当然，当这些运营商部署低功耗广域网络后，这些接入、连接管理能力仍然是其固有的能力，可以直接用于低功耗广域网络设备的管理。 在授权频谱低功耗广域网络标准研发中，这些运营商本来就是积极的支持者甚至参与者，如沃达丰早在2014年就和华为提出NB-M2M标准，并推动其演进最终形成NB-IoT标准。商用阶段，运营商更是主力，从公开资料看，沃达丰在西班牙、荷兰、德国、爱尔兰、新西兰等过已经或即将推出NB-IoT网络，德国电信在荷兰、奥地利、克罗地亚、希腊、匈牙利、波兰和斯洛伐克已经或即将推出NB-IoT网络另外，这些运营商在eMTC方面也有一些规划。未来这些运营商仍会面对各国有全球化业务的客户，提供全球化低功耗广域网络服务，当然，中国大量的外向型企业和出口的强劲，会成为这些全球化运营商重点布局的市场。 除了这些主流运营商以外，这几年来异军突起的Sigfox可以称得上是为物联网设备提供跨国网络服务的新型运营商，目前已在32个国家和地区部署网络，部分国家是授权给当地非主流运营商部署，部分是自己来部署。 2、全国性低功耗广域网络运营商 在这个群体中，由于历史的原因，电信运营商依然是主力，他们本来拥有覆盖全国的蜂窝网络基础设施，不少拥有LTE FDD网络的运营商通过低成本的升级即可部署全国性的NB-IoT或eMTC网络。即使是如法国Orange、韩国SK和日本软银等运营商选择LoRa来部署低功耗广域网络，也仍然复用了其站址、电源等基础设施，部署成本也大大下降。 不过，非授权频谱技术降低了其他企业开展网络部署运营的门槛，近年来各国出现大量非电信运营商企业开始部署全国性的物联网网络。比较典型的是美国最大的数字电视运营商Comcast，该公司与Semtech公司合作，以其旗下专门的物联网品牌MachineQ为主体，开始部署覆盖美国全国的LoRaWAN网络，目前已经在美国15个城市开始商用，这无疑对美国电信运营商的物联网业务带来一定冲击。类似非电信运营商企业部署全国覆盖的网络，在欧洲、东南亚等国也有大量的实践。 在国内，早在去年年底，国内第四大宽带运营商鹏博士就联合业界企业发起成立LoRa应用联盟，准备在鹏博士网络已覆盖的200余座城市部署LoRa网络，同时为超过一亿家庭用户提供物联网服务。这一计划落地后，将形成覆盖主要城市的全国性的LoRa网络运营商。 新兴的全国性物联网网络运营商面向拥有全国性业务的客户，当然也可以给本地客户提供连接服务。目前的电信运营商面对物联网业务为了避免进一步管道化，不断探索更多业务服务，这些新兴的运营商也一样，在成立初期就需要对自身商业模式有清晰的定位。电信运营商提供从高速宽带到低功耗广域网络的不同级别网络服务，业务类型相对丰富，可以通过各种业务协同来保证总体收入；而这些新兴的运营商若作为独立公司的话，其主要提供低速率物联网连接服务，业务类型相对单一，比电信运营商的生存环境更加严峻。 3、本地低功耗广域网络运营商 大量采用非授权频谱技术部署某个城市、主要区域覆盖的厂商，形成本地低功耗广域网络运营商。低功耗广域网络领域因为有了这些本地化的运营商，参与者变得越来越丰富，让用户接入网络的选择性更加多样化。 目前，国内外这种城市级或区域级的本地低功耗广域网络已有不少，就国内来说，北京、上海、杭州、厦门、中山等城市基于LoRa的城市级低功耗广域网络已初步形成，在不久将来将开展运营服务。这些本地网络对电信运营商也形成了一定冲击，接下来的运营在于产业生态、成本以及应用部署速度。 物联网用户中存在大量本地化特征明显的群体，如社区、建筑、消防、城市公用事业等，这些用户对于本地化服务的需求要求较高，不少用户可能需要私有的企业级专用网络，这就形成更小的本地网络运营商。不少部署并运营城市、区域网络的厂商，运营初期往往聚焦于少量行业用户，提供较好的本地化服务，而且除了连接服务外，这些厂商会更加注重提供从感知、模组、设备、云平台的端到端解决方案，加速各类用户接入其网络。目前，国内东方明珠、升哲科技、NPLink、罗万科技、广州中科院计算机网络中心等机构在这方面开展探索。 低功耗广域网络运营商多样化，带来的是用户选择的多样化，期待更多的竞争性力量加入，让市场这个看不见的手来主导物联网的发展。 Read more.