物聯(lián)網(wǎng)商機迸發(fā) LPWAN芯片現(xiàn)身
2017-09-14 11:35:55 熱度:
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)帶動的龐大商機吸引各方業(yè)者積極投入，尤其是各種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷現(xiàn)身，爭奪各式各樣極富發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用領(lǐng)域。
聯(lián)發(fā)科技發(fā)表首款NB-IoT系統(tǒng)單芯片MT2625。來源：MediaTeK
物聯(lián)網(wǎng)(IoT)帶動的龐大商機吸引各方業(yè)者積極投入，尤其是各種聯(lián)網(wǎng)技術(shù)不斷現(xiàn)身，爭奪各式各樣極富發(fā)展?jié)摿Φ膽?yīng)用領(lǐng)域。
根據(jù)IDC的調(diào)查報告，物聯(lián)網(wǎng)市場在2017年聲勢看漲，預(yù)估2017年全球物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)模有機會挑戰(zhàn)破兆，市場規(guī)模將超過9,300億美元，較去年增加1,000億美元。
3年后，預(yù)計市場將達到應(yīng)用爆發(fā)期，規(guī)模更將翻倍成長至1.46兆美元。就物聯(lián)網(wǎng)裝置數(shù)量來看，IDC認為未來3年內(nèi)，全球物聯(lián)網(wǎng)裝置總數(shù)將累積高達300億個。這些裝置的互連仰賴各種連網(wǎng)技術(shù)，而根據(jù)GSMA Industry Paper報告預(yù)測，2019年全球?qū)⒂谐^20億部LPWAN裝置聯(lián)網(wǎng)。
低功耗廣域網(wǎng) 技術(shù)多元紛呈
近年各種屬于低功耗廣域網(wǎng)(Low-Power Wide-Area Network；LPWAN)這個范疇的連網(wǎng)技術(shù)如雨后春筍冒出。不同于短距離通訊技術(shù)，LPWAN主要訴求于廣范圍、遠距離連結(jié)的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
相較于同樣訴求遠距離通訊的蜂巢式移動通訊系統(tǒng)，LPWAN更適于物與物連結(jié)的應(yīng)用，主因就是前者的功耗大、成本高；后者則是低成本且低功耗，甚至可以實現(xiàn)數(shù)年免更換電池長效待機?；旧?，根據(jù)采用的頻譜有無授權(quán)，LPWAN技術(shù)可分為兩類，一是工作于未授權(quán)頻譜的技術(shù)，例如LoRa、SigFox等；另一是工作于授權(quán)頻譜下的技術(shù)，例如NB-IoT、eMTC等。
云創(chuàng)Uplynx芯片通過Sigfox認證。來源：M2COMM
NB-IoT推展快速 芯片出貨量增加
由于工作于授權(quán)頻譜，NB-IoT是全球各大電信公司力推的物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)，據(jù)悉目前全球已有50余家電信業(yè)者已開始布局NB-IoT，2017年，全球NB-IoT市場價值預(yù)計將達到3.21億美元，2022年將達82.21億美元，年均復(fù)合成長率高達91.3%，NB-IoT芯片需求自然水漲船高，芯片業(yè)者的布局力道開始加強。
以推動NB-IoT最力的華為而言，該公司的首款商用NB-IoT芯片Boudica120(700MHz/800MHz/900MHz)于2017年6月底開始量產(chǎn)出貨，至9月出貨量已達到100萬片。此外，支持1,800MHz/2,100MHz的Boudica 150則預(yù)計在第4季就可以提供大規(guī)模商用。
聯(lián)發(fā)科技也已于日前發(fā)表首款 NB-IoT 系統(tǒng)單芯片MT2625，此芯片整合ARM Cortex-M 微控制器 (MCU)、虛擬靜態(tài)隨機存取內(nèi)存 (PSRAM)、閃存與電源管理單元 (PMU)。
此外，聯(lián)發(fā)科技表示，MT2625在MCU和PSRAM等零組件上皆導(dǎo)入聯(lián)發(fā)科技的低功耗技術(shù)，因此能讓物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備搭配免充電電池達到長時間待機，符合低功耗廣域物聯(lián)網(wǎng)的要求。MT2625支持國際標(biāo)準(zhǔn)3GPP NB-IoT(R13 NB1、R14 NB2)的450MHz至2.1GHz全頻段運作，適用于全球各地的智能家居、物流跟蹤、智能抄表等物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。
聯(lián)發(fā)科技并以此芯片與中國移動合作開發(fā)NB-IoT通用模塊，此模塊尺寸僅16mmX18mm，堪稱業(yè)界最小。此模塊整合中國移動eSIM 卡，可銜接中國移動的物聯(lián)網(wǎng)開放平臺OneNET，有助于降低NB-IoT開發(fā)門坎，幫助開發(fā)者快速打造物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備及相關(guān)應(yīng)用。除華為及聯(lián)發(fā)科技外，包括中興微電子、Intel及Nordic皆已投入NB-IoT芯片的開發(fā)。
多模芯片方案 擴大適用范圍
值得注意的是，為了涵蓋更多應(yīng)用，多家企業(yè)推出支持多種通訊技術(shù)的雙?；蚨嗄Ｐ酒?，例如，高通認為物聯(lián)網(wǎng)多模是大勢所趨，尤其是NB-IoT與eMTC這兩項技術(shù)將相互補足。
因此高通推出可支持eMTC/NB-IoT/GSM的多模物聯(lián)網(wǎng)芯片MDM9206。用戶可透過軟件進行動態(tài)連接選擇，且整合的射頻部分可支持15個LTE頻段，基本上已能覆蓋全球大部分區(qū)域。值得一提的是，高通也于日前發(fā)表支持eMTC與NB-IoT的Snapdragon Wear 1200移動平臺，瞄準(zhǔn)兒童、寵物、老人、以及健身追蹤器等特定用途穿戴裝置。
eMTC是Cat M1，而NB-IoT是Cat NB-1，兩者都是授權(quán)頻段下的LPWAN標(biāo)準(zhǔn)，且皆屬于同一個LTE發(fā)展路線圖，能在電信業(yè)者建置LTE時同時存在，而由于全球已大量建置4G LTE網(wǎng)絡(luò)，因此搭建在此網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的NB-IoT和eMTC得以快速獲得支持。
eMTC和NB-IoT這兩項標(biāo)準(zhǔn)是由3GPP在2016年6月頒布，主要就是為了要降低物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的復(fù)雜度、減少成本和提高系統(tǒng)的續(xù)航力，這兩個標(biāo)準(zhǔn)的特性各有不同，擅長的應(yīng)用也有所區(qū)別。
其中，e-MTC的特性是移動性佳、數(shù)據(jù)速率較高及支持語音，可以應(yīng)用于智能追蹤、建筑安全等應(yīng)用，不過在網(wǎng)絡(luò)覆蓋和功耗上就略遜于NB-IoT。NB-IoT的特性為低數(shù)據(jù)量、網(wǎng)絡(luò)覆蓋廣、功耗低及建置靈活等，因此能夠被廣泛用于要求低功耗的應(yīng)用，例如智能電表、智能水表等等。
LoRa及Sigfox芯片 授權(quán)策略不同
NB-IoT、eMTC因為工作于授權(quán)頻譜，因此大受電信業(yè)者歡迎；工作于未授權(quán)頻譜的技術(shù)，例如LoRa、SigFox等則有資通訊業(yè)者的擁護。其中，LoRa是“Long Range”的縮寫，此技術(shù)原是由一家法國公司Cycleo所開發(fā)，該公司于2012年被Semtech公司收購，Semtech成為LoRa IP的擁有者。
現(xiàn)今Semtech除自己生產(chǎn)LoRa芯片之外，也授權(quán)LoRa IP給其他芯片業(yè)者，其他廠商通常是以MCU搭配Semtech的通訊芯片，或者是采用模塊方式。例如，意法半導(dǎo)體(ST)已和Semtech合作，ST以STM32搭配Semtech LoRa模塊，進而制造出低功耗且廣域傳輸?shù)慕鉀Q方案。
工作于未授權(quán)頻譜的LPWAN技術(shù)中，最常拿來與LoRa相提并論的就是Sigfox技術(shù)。Sigfox工作在868MHz和902MHz的ISM頻段，功耗極低，不過Sigfox的傳輸速率僅100bits/s，在傳送最常12字節(jié)訊息時，封包大小僅為26字節(jié)，由于窄帶寬和短訊息特性，加之其162dB的鏈路預(yù)算，因此Sigfox在遠距離傳輸上較具優(yōu)勢。
與LoRa不同，其他業(yè)者毋需獲得授權(quán)就能生產(chǎn)Sigfox芯片，在此方面，ST也已提供一款可運作于sub-1GHz頻帶的射頻收發(fā)器芯片S2-LP。事實上，Sigfox采用免費專利授權(quán)策略，已吸引了許多業(yè)者加入生態(tài)系統(tǒng)，包括71家設(shè)備制造商、49個物聯(lián)網(wǎng)平臺供貨商、8家芯片廠家、15家模塊廠家、30家軟件和設(shè)計服務(wù)商等。
這8家芯片供貨商包括德州儀器(TI)、意法半導(dǎo)體(ST)、芯科(Silicon Labs)、安森美(On-Semi)、恩智浦(NXP)、Ethertronics、Microchip與云創(chuàng)通訊(M2Comm)等。
其中，云創(chuàng)通訊表示該公司針對Sigfox標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)的無線通信芯片Uplynx已經(jīng)在歐洲、美洲、中東以及亞洲通過Sigfox認證，這表示單一設(shè)計的物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品可于全球通用。
押寶何項技術(shù) 芯片業(yè)者費思量
除上述提到的LPWAN技術(shù)外，其他還有許多技術(shù)也正在積極布局中。例如瞄準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的Wi-Fi技術(shù) – HaLow，此技術(shù)采用非授權(quán)的900MHz頻段，傳輸距離達1公里，傳輸速率150kbps～347Mbps，預(yù)計2018年可以商業(yè)化。
Weightless技術(shù)則是由非營利全球標(biāo)準(zhǔn)組織Weightless SIG所提出，Weightless也是一種專為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計的無線技術(shù)，既可以工作在Sub-GHz免授權(quán)頻段，也可以工作在授權(quán)頻段，通信距離可以達到10公里。
整體而言，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用極為發(fā)散，且每一應(yīng)用又因為實際場域情況各異而有不同，因此很難說某一物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)就專門適用于某一類應(yīng)用，這也就為許多技術(shù)提供了發(fā)揮空間，多元的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用將能容納各種LPWAN技術(shù)互相爭輝，而對于芯片業(yè)者而言，押寶哪一種技術(shù)將成為一大挑戰(zhàn)。
責(zé)任編輯：靳玉鳳
