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下一個5年,LPWAN的發展動力究竟從何而來?

2021-04-12 來源:EEWORLD

作者:安富利資深解決方案業務經理劉帛松

摘要


自2015年至今,經過為期5年的快速發展,LPWAN如今正面臨轉折,其原有的驅動優勢已然不再。接下來必須將注意力集中在LPWAN應用上,才能在下個階段的發展中奪得先機。但是,要突破LPWAN發展瓶頸,既需要創新的應用開發平臺,也需要端到端的解決方案和服務,才能讓各家企業盡快從LPWAN的技術與應用中獲利。而全球領先的技術分銷商和解決方案提供商安富利(Avnet)便成為了解決問題的關鍵,它恰巧可以為客戶提供有價值且合適的解決方案和服務,與客戶一同攜手邁向LPWAN發展的下一個五年。


在回溯低功耗廣域網(Low-Power Wide-Area Network, LPWAN)的發展歷史時,很多人都將2015年作為其起步的元年。當時一個標志性的事件是,法國IoT新創企業Sigfox獲得高達1億歐元的投資,而其聚焦在長距離、低傳輸速率、低功耗廣域網的獨到眼光,也讓敏銳的投資者們隨即察覺到了其中所蘊含的巨大商機。


之后各種LPWAN的技術便如雨后春筍般涌現。而2016年3GPP公布了LTE-M和NB-IoT兩項技術,做為授權頻段的LPWAN標準,更是向這個市場中投入了一個震撼彈。從此之后,LPWAN領域就成了相當熱鬧的戰場,各種從技術和商業角度出發的紛爭不斷,而其中精彩的故事也不少。


突飛猛進的5年


這樣的市場熱度也轉化為了推動LPWAN發展的加速度,使得這個新興領域在過去的5年中有相當顯著的進步。根據IHS的研究資料顯示,2020年全球LPWAN連接設備的總數超過4億,而從2017年至2023年LPWAN網絡連接數量的年復合增長率預計將高達64%,總數更將達到17億。

 

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圖1:全球LPWAN網絡連接數量快速成長(數據源:IHS)


各種LPWAN技術,便在這樣高速發展的環境下,逐漸建立了自身的市場地位,用于非授權頻段的LoRa和Sigfox,以及用于授權頻段的NB-IoT和LTE-M等四種技術漸漸成為主流。到2019年底,通過這四種技術連接的終端設備總數已經占到了全球LPWAN連接設備總數的92%。其中LoRa占比最高,不過預計在2022年左右,NB-IoT便會后來居上,成為LPWAN市場的主力。

 

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圖2:截至2019年,全球以LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M四種技術為基礎的LPWAN連接設備占比約為92%(數據源:IoT Analytics)


LPWAN的未來趨勢


短短5年之內,便取得這樣的成績,著實令人驚嘆。也因此人們對未來的發展趨勢保持著濃厚的好奇,試圖洞察LPWAN下一步的發展方向。


根據Transforma Insights的研究報告顯示,到2030年全球LPWAN的連接總數將達到40億個,這意味著LPWAN在未來10年間,仍將以超過30%的復合增長率大步向前邁進。


5G的商業應用被認為是促成這種持續且高速增長的原因之中,最重要的一環。眾所周知,2020年7月,國際通信聯盟(ITU)已經正式核準并將NB-IoT納入5G標準,使其成為5G mMTC的主要組成部分,因此隨著5G商業應用的發展,5G mMTC將成為LPWAN連接的主力。按照Transforma Insights的預測,到2030年,以5G mMTC為基礎的LPWAN連接市場占比將超過三分之二。伴隨而來的影響,勢必也會帶動整個LPWAN領域,加速相關產業鏈的發展。


不過,LPWAN的發展不單單只是數量上的增長,單靠5G商業應用去帶動,顯然是不夠的。相較而言,來自最終端使用者的成功應用,才更為關鍵也更具說服力。而這也正是這兩年讓LPWAN行業領域感到焦慮的地方。換言之,40億個LPWAN連接的目標很遠大,但是否能夠如愿且如期達成,還是得仰賴可靠的市場驅動力做后盾。


LPWAN發展驅動力的變化


既然提到了驅動力,我們不妨回過頭來分析一下,在LPWAN發展最開始的5年中,對其發展貢獻最大的驅動力到底是什么?其實答案顯而易見,主要有以下兩點:


?一是由于各技術標準的競爭。作為一個新興市場,發展初期因技術標準而產生的紛爭在所難免,這就需要各家標準的忠實擁護者們給予大力支持,并發展更多擁護者。


?二是來自商業巨擘的支持。想要加速LPWAN相關供應鏈的成熟,關鍵芯片模塊等要素的價格就需要在短時間內下降。因此,移動網絡領域的行業巨頭們會在初期以巨額補貼作為催化劑,這種模式在以往移動網絡標準的演進中屢試不爽,因此在LPWAN上我們也能夠看到相關供貨商、設備制造商,甚至是從其他領域跨界而來的新進入者采用這種模式來打開局面。


但仔細思考就會發現,上述這兩點驅動力其實都是以投入資本為主,要以此種方式在起步時提速無妨,但很難長久延續;想要做到長久發展,增長的動力還是來自于市場,那些對營收真正有幫助的地方。也就是說,時至今日,LPWAN若還想要有如此強勁的發展,就必須將心思集中在拓展更多應用案例、推動LPWAN在更多場景下的應用。


那這種新動力的來源會在哪?在解答這個問題之前,我們要先明白目前LPWAN應用的發展瓶頸在哪?


首先,與我們所熟悉的高速行動網絡不同,LPWAN應用市場零碎化的特點相當顯著。根據Transforma Insights的預測,到2030年,有超過一半的LPWAN連接都是源于行業垂直應用,其中有29%的連接來自消費市場,還有20.5%的連接為跨垂直行業的應用。這種目標應用的分散化也就意味著LPWAN的網絡形態將會是多樣化的。除了公共網絡,私有網絡和專用網絡也將是LPWAN一種主要的部署和營運模式。Transforma Insights的研究數據顯示,到2030年,在非授權頻譜LPWAN設備中將有54%是通過私有網絡連接;而值得注意的是,NB-IoT等以公共網絡為主體的授權頻譜LPWAN,也在積極嘗試納入私有網絡的模式,或是試圖將私有網絡接入公共網絡之中。


這樣的趨勢也意味著在LPWAN領域,是無法只用一種網絡去滿足所有用戶需求的,正確的做法應該是根據終端應用的實際需要,定制其網絡部署和營運方案。然而,考慮到實際狀況,與人們習慣的網絡部署和營運模式相比,這樣的做法顯然既費力又耗資不菲。


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圖3:2030年LPWAN行業應用分布圖(數據源:Transforma Insights)


其次,零碎的應用,也就意味著終端設備的多元化,除了發展初期人們可想而知的一些典型LPWAN應用場景,還會不斷衍生出更多的創新應用案例,比如要求網絡終端支持多模塊LPWAN通訊技術、同時支持無線廣域網和局域網絡的通訊,或者是支持GPS等地理信息功能。單一的技術架構顯然無法滿足這樣的需求,因此也就需要更為整合的應用開發平臺來支撐。


如何突破發展瓶頸?


對于上述這些由于市場碎片化所帶來的挑戰,在LPWAN生態圈行業內已經有越來越深刻的體悟。因此圍繞于此而展開的探索,也正緊鑼密鼓地進行,其中也有不少創新的方案和模式可供參考。


例如在支持多標準、多場景的應用開發平臺方面,安富利不久前推出了可同時支持LTE-M/NB-IoT、藍牙5.2和GPS的AVT9152模塊。該模塊以Nordic Semiconductor為基礎,集成了LTE-M/NB-IoT調制解調器和GPS的nRF9160低功耗SiP零組件,以及nRF52840藍牙5.2/BLE先進多協議SoC,在一個僅26mm x 28mm尺寸的封裝中就可提供包括蜂窩LPWAN、以2.4GHz為基礎的多協議無線電(包括藍牙5、ANT?、Thread、Zigbee、IEEE 802.15.4和特有的2.4GHz RF協議),以及衛星定位在內的多種功能。在醫療相關的接觸者軌跡追蹤、物流和資產追蹤、自動販賣機、自助服務終端設備、醫療設備,和智慧建筑自動化等領域,都可以成為高靈活度且可擴展的技術平臺。以AVT9152模塊為基礎,安富利也順勢推出AVT9152評估套件,為開發者提供一個完整的設備連接到云端平臺,從而幫助客戶縮短產品上市時間,為實現創新LPWAN應用提供幫助。

 

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圖4:安富利可支持LTE-M/NB-IoT、藍牙5.2和GPS的AVT9152模塊(圖片來源:Avnet)


當然,技術平臺只能算是LPWAN獲得發展“新動力”所需的其中一個環節。如上文所說,面對個別的網絡部署和營運需求,必須要有更完整的定制化方案,才能解決客戶的痛點。在這方面,安富利作為全球領先的技術分銷商和解決方案提供商,也展現出了其作為業界領導者的優勢所在。


具體來說,安富利一直致力于提供端到端的IoT解決方案,這樣的方案實際上可以算是一個綜合的生態系統。因為它不僅整合了全球領先芯片和零部件廠商的硬件資源,還囊括了IoT開發所需要的軟件和云端計算資源。以這樣一個統一的平臺為基礎,就可以囊括LPWAN網絡創建和運作所需,包括從早期的技術咨詢、中期的開發,到后期的網絡部署等全部流程。


擁有提供一站式解決方案的能力,不論客戶在實際LPWAN應用的方面提出何種要求,安富利都可以通過整合平臺中各方面的要素、資源,中立且客觀地給出技術方面的建議,并且提供一個最合適的解決方案。同時,安富利也具備在產品整個生命周期中提供技術服務的能力。

 

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圖5:安富利端到端的IoT解決方案和服務,為LPWAN的部署和運作帶來便利


本文總結


總而言之,經過最開始5年的快速發展,今日LPWAN的發展已經走到了一個轉折點,原有的市場驅動力,其優勢目前或許已山窮水盡,但在柳暗花明處人們則必須將更多的注意力聚焦在LPWAN的應用上,才能在下一個5年的發展中占據最有利的競爭位置。

要突破LPWAN應用發展的瓶頸,既需要創新的應用開發平臺,也需要端到端的解決方案和服務,如此才能讓LPWAN網絡的提供商或擁有者能加速網絡的部署和應用,盡快從LPWAN中獲利。正因如此,安富利身為全球領先的技術分銷商和解決方案提供商能夠為客戶提供有價值的方案和服務,與客戶一同攜手邁向LPWAN的美好未來。


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