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探讨物联网M2M市场、联网标准与产品设计

来源:http://www.zzsswlkj.com 责任编辑:环亚ag88 更新日期:2018-11-05 13:21

  物联网机器对机器(M2M)热度狂飙,背后所应用的通讯联网技术种类繁多,其中包含授权与非授权频段联网技术。

  本文逐一探讨物联网M2M市场、联网标准与产品设计,期能协助开发商做出更好、更有价值的商业决策。5G和低功耗广域网(LPWAN)联网技术的发展,有助于物联网M2M通讯连接,并加速物联网平台及服务的推陈出新,其中LPWAN技术具备的低功耗、大范围连接的特色,促使各种物联网应用领域急速起飞,带动包含智能城市、智慧建筑与智慧工厂等应用发展。授权v.s非授权频段授权频段联网技术指的就是蜂巢式网络,其标准由3GPP制定,相关技术包含3G、4G、5G,以及针对LPWAN所制定的NB-IoT和eMTC联网技术;另一方面,非授权频段也就是采取不须额外收费的频段进行传输的标准,例如LoRa、SigFox等联网技术(表1)。以市场分布来看,中国大陆地区非常积极推动NB-IoT的发展,同时也有部分地区采用LoRa标准;相对而言,SigFox则较多应用于欧洲、澳洲与南美地区。

  芯讯通(SIMCom)技术总监孔凡兵(图1)分析,通常传统电信商或手机商大多数采用NB-IoT或eMTC技术作为物联网应用的基础。究其原因,从网络层面来看,因应手机通讯的需求,蜂巢式网络相关的基础设施已全面布建,而NB-IoT与eMTC即可基于现有的网络架构进行变更,进而降低成本。此外,从产品角度出发,作为一个跨全球通讯的网络产品,若无完善的规范及标准支撑,将难以通用于全球市场。反之,LoRa与SigFox采用非授权频段,虽然无须支付频谱费用,但在联网通讯质量的保障也较缺乏。

  图1 芯讯通技术总监孔凡兵表示,在网络覆盖率与基础建设成本的考虑下,传统电信商大多选用NB-IoT技术。

  事实上,NB-IoT标准线月,实际上标准制定完成与运行的时间不长,开发商与NB-IoT发展可说是同步成长。然而,一项技术在产品化过程中,肯定会在实际运作的过程中遇到一些挑战与问题。举例来说,NB-IoT一直以来受到质疑之处,在于NB-IoT无法提供漫游功能。不过随着R14标准相关芯片的支持,漫游问题将获得改善,预期也将带动更多商用化表现。整体而言,物联网M2M的设计上,开发商通常会从网络分布、产品续航力与后续维护等问题思考选用的联网标准。物联网产业来看,NB-IoT不仅满足低速率传输,同时还满足电信商与开发商在意的设备成本问题;再者,因应下一代联网需求,台湾地区信息通讯产业标准协会(TAICS)国际事务处处长颜嘉邦(图2)表示,3GPP将持续针对NB-IoT与5G研拟标准,迎合更多元的应用服务场景。值得一提的是,未来在R16的NR制定中,将不会出现LPWA相关的解决方案,LPWA技术将持续聚焦于升级eMTC(LTE-M)与NB-IoT,这也意味着NB-IoT技术相对稳定,开发商可更加聚焦于产品化与商用化发展。

  图2 台湾地区信息通讯产业标准协会国际事务处处长颜嘉邦指出,918博天堂官网,未来3GPP在R16版本,将不会出现新的LPWA技术。

  根据Navigant Research研究报告指出,2017年全球智能路灯市场价值将达到6.1亿美元,并有望于2026年增长到69亿美元。市场份额预计将从2017年的2%增长到2026年的20%左右。孔凡兵以中国大陆M2M市场作为分析案例。他表示,智能路灯是NB-IoT第一个大量落地的项目,主要原因是过去的蜂巢式网络技术已经没办法满足M2M装置数量的需求,若采用4G模块,单价比起2G模块将高出很多,因此在衡量营运成本与网络容量两项指针后,开发商进而选用NB-IoT作为主要通讯基础。挥军物联网M2M市场掌握六大关键要素在整体物联网市场来看,根据思科(Cisco)预测,2021年将有33亿台M2M装置部署于全球,相比于2018年装置数量增加15亿。u-blox商业开发主任廖容娴(图3)认为,要掌握物联网M2M的商机,就须从六个面向思考,包含关键组件的选用、高整合度的产品、低风险与高可靠性、高性价比、通路与供货商的合作关系,以及提供好的售后服务质量。

  图3 u-blox商业开发主任廖容娴认为,物联网市场须要集结整个物联网生态系的力量,才能赢得物联网这片蓝海市场。

  廖容娴谈到,一个物联网装置内,里面就可能包含了通讯、传感器、GPS、微处理器(MCU)等组件,当开发商在选择的十字路口上,如何选择符合需求的关键组件,是产品制作前一项非常重要的影响因素。此外,物联网市场商机当前,开发商如何摆脱竞争者,率先插旗物联网应用市场赢得第一桶金,产品快速导入市场是决定性因素,然而物联网产品要通过认证,通常须要长达半年以上的时间,因此如何在半年内降低产品风险度,并提升可靠度,慎选合作伙伴将是重要指针,无论是系统厂商或制造商的配合,将成为关键。最后,在成本考虑上来看,联网装置除了产品本身的硬件费用之外,还包含了电信费与事后的产品维修费用,故需在人工、时间与硬件成本上取得平衡,才能达到最高的性价比。廖容娴强调,物联网商机是一个完整的物联网生态系携手合作出来的成果,无论在组件、产品生产到通路与平台等层面,皆是环环相扣缺一不可。NB-IoT省电测试小撇步另一方面,为了协助开发商快速打造M2M模块,本文将以目前市场普及率较高的LPWAN通讯技术NB-IoT做为量测分析的例子。是德科技(Keysight)资深应用工程师梁晋源(图4)提到,传统的行动通讯技术,主要是为了人类通讯设计而成;但随物联网兴起起,通讯不仅为了提供人联网技术,同时也须满足物与物之间的沟通,因此联网技术在设计的思维必需有所调整。

  图4 是德科技资深应用工程师 梁晋源表示,NB-IoT主要是透过PSM与eDRX机制达到极为省电的效果。

  以蜂巢式网络技术来说,从LTE联网转型到NB-IoT首重的关键要素,在于联网技术需要容纳更多装置,并提供更大的覆盖范围,而装置本身则需要较长的电池生命周期,单一装置至少要提供超过10年的电池续航力,同时还需具备上下兼容的联网机制。以省电的角度来看,梁晋源表示,NB-IoT主要是透过节电模式(PSM)与eDRX达到省电。通常要做到省电的极致就是接进入飞航模式关闭RF,但是基本上使用者不太会开启飞航模式,因此在NB-IoT标准内,就增添了一个PSM机制。环亚国际app整体实力缺乏 LED企梁晋源谈到,PSM是过去LTE标准没有支持的一项新技术,该模式的运作模式是当装置联机时,一开始会先进入Connected Mode,当装置使用一段时间后,RF开始时间不需要太长时,就会进入到Idle Mode,最后再进入到PSM Mode直接关闭RF达到最省电的效果。此外,在模式转换的过程中,会有两个定时器(T3324、T3412)计算时间切换模式。实际测量装置耗电量,就会出现在Connected Mode时,硬件耗电最高,而后转换成Idle Mode就会有一个周期起伏模式,侦测是否有工作需求,待真正进入PSM Mode时,就是最省电的时候。

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