誰在「盤」物聯網的「網」？|半導體行業觀察

根據GSMA智庫2018年下半年發布的全球物聯網市場報告預測，到2025年全球範圍內將會有31億蜂窩物聯網連接和138億工業物聯網連接，市場規模(包括：連接、應用、平台與服務)將達到1.1萬億美元。隨著物聯網的逐漸鋪開，越來越多的物聯網應用充斥在我們工作和生活中，它們都是由感知層、網路層和應用層一一組建而成。在網路層，低功耗成為物聯網不可避免的趨勢，預計到2023年，將有超過86%的設備通過LPWAN（低功耗廣域網）實現網聯，這是一個巨大的市場機會。

當然，除了LPWAN，短距離通信技術（包括：藍牙、WiFi和ZigBee等）也有著自己的市場，兩種技術將優勢互補，實現真正的萬物互聯。

物聯網的LPWAN領域主要包括LoRa、Sigfox和NB-IoT網路，其中NB-IoT和LoRa將分別佔據公共網路和私有網路的絕大多數份額。

NB-IoT解讀和廠商盤點

2015年9月份，全球通信業對共同形成一個低功耗、廣域覆蓋（LPWAN）的物聯網標準達成共識， NB-IoT標準應運而生。在低速率業務中，NB-IoT擁有巨大的優勢，能夠實現強鏈接、高覆蓋、低功耗和低成本。

當然，NB-IoT的低成本是需要打引號的。從模組層面來看，NB-IoT的成本是高於短距離物聯網技術的，一個NB-IoT模組的成本在5美元左右，而單獨支持一種標準的短程物聯網模組只要1美元，支持多種標準的模組也只需要3美元。NB-IoT的低成本在於與直接競爭對手LoRa相比，NB-IoT無需重新建網，射頻和天線基本上都是復用的，這讓其受到運營商的熱烈歡迎。為了幫助運營商完成NB-IoT布局，晶元和模組廠商也是馬不停蹄地在趕進程，進而突破來自晶元的瓶頸。

華為

2016年，華為在世界移動大會物聯網峰會上正式面向全球發布了端到端的NB-IoT解決方案，使物聯網成為運營商未來的基礎類業務之一。針對物聯網的系統架構，華為提出「1+2+1」物聯網解決方案。前一個「1」代表1個開源物聯網操作系統Huawei LiteOS；中間的「2」代表2種連接方式，包括有線和無線連接；後面的「1」代表統一開放的聯接管理平台。目前，華為的NB-IoT已經能夠實現超強覆蓋、超低功耗和超低成本。根據世界物聯網大會發布的「2018世界物聯網排行榜500強企業」顯示，華為榮登榜首，可見其在物聯網發展上發揮著重要的作用，其代表產品是Boudica系列產品。

高通

高通深耕物聯網領域多年，在「2018世界物聯網排行榜500強企業」排名第2位。高通2017年3月發布的MDM9206晶元，已於2018年5月底實現量產。MDM9206是一款面向LTE物聯網的多模晶元，集成了eMTC、NB-IoT和GPRS三種技術，是首款支持多模的晶元。高通的解決方案可以實現低成本、低功耗、低帶寬、廣覆蓋的物聯網服務。

聯發科

2017年的中國移動合作夥伴大會上，聯發科發布了業界首款支持NB-IoT R14規格的雙模物聯網晶元MT2621。過去NB-IoT定義是在R13的通信標準中，只能做固定式傳輸，所以像共享單車很難使用NB-IoT，最新的R14標準支持設備移動，聯發科率先切入R14標準，給NB-IoT的應用帶來更多可能。

中興微電子

2017年，中興微電子聯合中芯國際推出了大陸首顆自主設計並製造的基於蜂窩的NB-IoT商用晶元RoseFinch7100，可廣泛應用於無線表計、共享單車、智慧家電、智慧城市、智慧農業等多個物聯網行業和領域。目前，中興微電子主推一高一低兩個物聯網晶元系列，高端是以極速Cat4為特質4G物聯網晶元WiseFone系列，該系列累計發貨達千萬片；低端是以輕盈低功耗為特質的NB-IoT物聯網晶元RoseFinch系列，將進一步引起物聯網行業的深度變革。

紫光展銳

紫光展銳具有代表性質的解決方案主要是RDA8909、RDA8910和RDA89101。其中，RDA8909支持2G、NB-IoT雙模，通過合理規劃晶元配置，產品覆蓋面極為廣泛。此外，RDA8909符合3GPP R13 NB－IoT標準，還可以通過軟體升級支持最新的3GPP R14標準。

Nordic

2018年年初，Nordic發布了其首款NB-IoT/LTE-M雙模晶元和模組nRF91系列。成為繼高通、Altair和Sequans之後國外第四個發布商用版本的晶元公司。nRF91系列解決方案主打高集成度、安全性和低功耗。

匯頂科技

2018世界移動通信大會（MWC2018）上，匯頂科技宣布正式進軍NB-IoT領域，通過併購全球領先的半導體蜂窩IP提供商——德國CommSolid，整合其全球頂尖的超低功耗移動無線基帶技術優勢與匯頂科技位於美國加州的射頻晶元設計及相關技術研發力量，加速公司在NB-IoT領域的戰略布局。

翱捷科技（ASR）

翱捷科技成立於2015年，是一家定位於基帶晶元領域的IC設計公司。此前，翱捷科技完成了對Marvell的MBU（移動通信部門）的收購。經過了上述技術併購，翱捷科技積累了強大的研發實力。翱捷科技的晶元發展包括NBIoT、eMTC、Thin Modem等方向。

目前，在NB-IoT晶元和模組方面涉獵的廠商有上百家。晶元方面，還包括思寬(Sequans)、Altair、英特爾等；在模組上面，也還有中興通訊、上海移遠通信、上海移柯通信、u-blox等。

接下來，我們看看運營商層面。從2017年開始，包括中國、韓國、歐洲、中東、北美的多家主流運營商已經開展了基於pre-standard的NB-IoT技術的試點，並開啟了端到端的技術和業務驗證，在這中間進展最迅速的莫過於中國三大運營商：中國移動、中國電信和中國聯通。

中國移動

中國移動是4G TDD-LTE的制式，若想建設NB-IoT網路只能採用新建FDD基站，或者升級2G網路方式，成本比電信、聯通都要高。不過，中國移動還是表達了自己跟進NB-IoT的決心。從首張NB-IoT網路在鷹潭部署，中國移動的NB-IoT戰略進行的如火如荼，在智慧交通、智慧能源、智慧照明、智慧物流等多個方面都有和合作夥伴共同推進。對於中國移動而言，它在GSM900上擁有豐富的頻譜資源(890-909MHz/935-954 MHz)，使其有了很大的操作空間。

中國電信

在國內三大運營商中，中國電信是對待NB-IoT最積極、最堅定、布局最早的運營商。2017年6月20日，中國電信就發布了NB-IoT業務套餐。據悉，該資費套餐是全球首個NB-IoT業務套餐。截止到2018年9月，中國電信已經建成了NB-IoT基站超過40餘萬個，實現城鄉全覆蓋，物聯網用戶規模超過了8000萬。

中國聯通

中國聯通在2015年7月建成並開放全球第一個NB-IoT技術示範點。中國聯通2017年三季度在全國11個省進行NB-IoT試商用，在北京、上海、天津等城市實現城區全覆蓋。截止到2018年5月份，中國聯通NB-IoT基站規模超過了30萬個，基本可以做到全國性覆蓋。

當然，從運營商層面講，除了NB-IoT還有eMTC。由於射頻的接收帶寬太大，3GPP在R13中又新增Cat.M1等級的終端，信道帶寬和射頻接收帶寬均為1.4MHz。這個Cat.M1就是eMTC。eMTC相比NB-IoT擁有速率高、移動性強、可定位和支持語音等優點，是NB-IoT的完美補充。因此，在布局NB-IoT的廠商基本也都在關注eMTC。

LoRa解讀和廠商盤點

LoRa主要在全球免費頻段運行（即非授權頻段），包括433、868、915MHz等。《微功率短距離無線電發射設備技術要求（徵求意見稿）》發布之後，國內基於非授權頻譜的低功耗廣域網路部署主要集中在470-510MHz頻段上，具有代表性的LoRa也在這個區間。

LoRa使用線性調頻擴頻調製技術，在保持低功耗的同時，明顯增加了通信距離和網路效率，並消除了干擾。成本低、分布廣、耐用性強的特點讓LoRa在全球範圍內受到了歡迎。目前，世界上LoRa網路覆蓋超過了一百個國家，包括美國、加拿大、巴西、中國、俄羅斯、印度和馬來西亞等。

LoRa是Semtech公司的創新發明。2013年的8月，Semtech公司向業界正式發布了一種新型的使用1GHz以下的超長距低功耗數據傳輸技術（命名為Long Range，簡稱LoRa）的晶元，其信號傳送穩定性得到了業界的認可。

提到LoRa，就不得不講一下LoRa聯盟。LoRa聯盟是一個開放、非盈利的組織。自2015年3月成立以來，目前已有超過500多個會員。LoRa聯盟致力於在安全、電信認證級別的IoT LPWAN 互聯技術領域默默地耕耘，努力解決不同級別的IoT應用，並完善認證機制確保設備間的互聯互通。

下面，我們看一下在LoRa領域都有哪些具有代表性的玩家。

Semtech

作為LoRa技術的發明企業，Semtech 同時也是LoRA晶元供應商。據IHS Markit發布的資料顯示，2018年初，全球範圍內使用Semtech的LoRa技術進行概念驗證(POC)的數量已經超過1000次，全球範圍內部署的基於LoRa的網關數量已達7萬+，預計到到2019年初網關數將達到20萬，終端節點的數量將達到8000萬。除了晶元，Semtech 還生產LoRa收發器。

意法半導體（ST）

據統計，2017年STM32累計出貨量達30億。MCU是物聯網的核心部件之一，憑藉這樣的優勢，ST在物聯網有著獨特的優勢。業界早有傳聞ST會推出基於LoRa技術的SoC產品，相信就在不久的將來。

Microchip

Microchip推出的LoRa解決方案是SAM R34／R35。SAM R34／R35是高度集成LoRa系統級封裝（SiP）系列產品，包含了超低功耗、高性能32位微控制器（MCU）、LoRa收發器和軟體協議棧。

國民技術

國民技術融合了藍牙晶元推出了超低功耗藍牙雙模LoRa SiP系列產品，並且還集成了安全晶元，支持AES和國密等演算法。

此外，在LoRa晶元和模組上，參與的廠商還有翱捷科技、華普微電子等。值得一提的是，中國互聯網大佬級公司阿里和騰訊都在致力於LoRa解決方案的研發和推廣。

Sigfox解讀和廠商盤點

Sigfox是三大LPWAN技術中比較弱勢的一個技術。2017年年底，由於Sigfox公司共同創始人兼CEO Ludovic Le Moan與Sigfox前任副總裁Xavier Drilhon之間的權利爭鬥，數位管理層人員離開了這家法國公司。當時業內言論是，還沒有入華Sigfox可能就「涼」了。不過，最終Sigfox還是來到了中國，正在積極地響應和追隨中國一帶一路的戰略。

其實相較於NB-IoT和LoRa，Sigfox資歷更老。Sigfox是一種採用超窄帶技術，長距離、低功耗、低傳輸速率的LPWAN技術，主要應用於低功耗、低數據量的物聯網或M2M連接方案。兼容性好是Sigfox的一個特點，Sigfox能夠與WiFi、藍牙相兼容。

Sigfox

作為Sigfox技術的發起者，Sigfox公司近年來也取得了一定的成績。營收方面，2016年Sigfox營收額為3000萬歐元，2017年達到5000萬歐元；融資方面，2016年和2017年Sigfox兩次完成了1.5億歐元的融資。

ST

Sigfox不做晶元，相關晶元由其他晶元公司來完成，ST便是其中之一。相較於ST在LoRa上只有傳言沒有實物，ST在Sigfox布局已久。2016年，ST推出了其當時最新的物聯網射頻收發器晶元，晶元的收發器可連接Sigfox全球網路。

德州儀器（TI）

2015年，TI便與Sigfox宣布達成合作。同年，經Sigfox認證，基於TI CC1120的模塊（包括：Adeunis、Radiocrafts和Telit）開始發售。

除了ST和TI，從Sigfox官方的描述來看，基於Sigfox技術的晶元廠商還包括NXP和Atmel等。在運營商層面，英國的WND-UK和西班牙的Telefónica等都在支持Sigfox。

除了上述主流技術之外，也有一些國家的運營商在支持自己的網路技術和協議。比如，美國幾家運營商就紛紛在LTECat－M1（簡稱LTE－M）領域發力。不過，LTE－M技術在其他地區的支持力度較弱，未來是否會在其他地區再有大規模突破仍有待時間的驗證。

物聯網應用場景呈現碎片化，沒有哪一種技術能夠做到完整的覆蓋，就算是全部的LPWAN技術也做不到這一點，因此具有低功耗特性的短距離通信技術在物聯網時代同樣有用武之地。短距離通信和長距離通信在技術實現、功耗、成本等各個方面均不同，是搭建物聯網連接時需要考慮的因素之一。

WiFi解讀和廠商盤點

WiFi，全稱Wireless-Fidelity，無線保真，是無線區域網(WLAN)中的一個標準。從1999年推出以來，WiFi一直是我們生活中較常用的訪問網際網路的方式之一。2016年WiFi聯盟最新公布的802.11ah WiFi標準—WiFi HaLow，使得WiFi更加順應了物聯網時代的發展。

在物聯網WiFi晶元領域，也有眾多廠商在參與。

高通

作為移動晶元巨頭，高通在各個物聯網通信技術上面都有一定的參與度，在物聯網WiFi領域也不另外。2013年9月份，高通Atheros推出低功耗單晶元WiFi平台QCA4002/4004，以期布局飛速發展的物聯網市場，這也是高通專門為物聯網應用推出的基於802.11n的單晶元平台。2015年，高通發布了QCA401x和QCA4531型Wi-Fi無線晶元，在家庭、汽車、醫療設備、智能城市和可穿戴設備等都有所應用。

博通

2013年6月份，博通發布針對物聯網應用的單片WiFi解決方案--BCM4390。作為博通嵌入式設備互聯網無線連接WICED產品組合的一部分，這款晶元為後面低功耗、高性能、互操作性強的無線連接功能奠定了基礎，幫助微控制器嵌入式設備降低功耗、減少成本。

Marvell

2015年，Marvell在半導體領域率先向物聯網轉型，並拉上小米、京東智能、Broadlink、慶科在中國巡展。Marvell全線無線MCU平台覆蓋了WiFi、藍牙、Zigbee，主打降功耗和降成本。

新岸線

新岸線創建於2004年，是一家致力於寬頻無線通信和智能處理器IC核心技術研發的高科技民營企業。2011年11月，新岸線推出了自主研發的WiFi晶元NL6621，這款晶元是號稱「首款國產WiFi晶元」，填補了國產WiFi晶元的空白。

南方矽谷

南方矽谷是一家提供無線通信晶元和解決方案的集成電路設計的中外合資企業，2011年8月在深圳成立。南方矽谷擁有射頻（RF）領域的核心科技，團隊累計了10餘年的通信研發技術與經驗。

樂鑫

樂鑫成立於2008年，是一家專業的無晶圓半導體公司，致力於研發設計 WiFi 和藍牙技術的無線系統級晶元，提供移動通訊和物聯網解決方案。2014年上半年，針對物聯網市場，樂鑫推出了一款名為ESP8266 WiFi晶元，其核心是一塊Diamond Standard 106Micro控制器的高集成度晶元。

可以看出，物聯網時代，傳統的無線通信公司都開始業務擴展或者轉型。在物聯網WiFi領域，參與的廠商還包括TI、恩智浦、ST、聯發科等，國內的企業包括瀾起科技和上海慶科等。

藍牙解讀和廠商盤點

低功耗藍牙已得到了IOS系統、安卓系統等主流手機操作系統的支持，預計在2020年，超過90%的智能手機將支持低功耗藍牙，這種龐大的生態系統造就了低功耗藍牙將在生活中廣泛普及。除了移動設備，低功耗藍牙在室內定位、智能家居和娛樂交互設備等方面也有豐富的應用。

藍牙技術聯盟（SIG）最新發布的藍牙5.0帶來了更高速、更遠傳輸距離的優勢，理論上的有效距離達到300米以上，整個家庭或整間辦公室里的移動設備都可以穩定連結，進一步加強了藍牙在物聯網領域的應用。

同時，新的藍牙Mesh技術也打破了傳統藍牙設備間「一對一」的配對，轉變成「多對多」的訊號傳輸模式，能滿足更多連接要求，加上其低功耗、低成本等諸多優勢，將能為物聯網應用創造更多商機。具體參與的廠商如下所示。

TI

TI在物聯網領域布局很廣，在藍牙晶元方面，TI在2002年就推出了單晶元藍牙，名為BRF6100，促使整個行業價格開始走低。CC2640是TI可以支持BT4.1及以上的協議棧的SoC晶元，不需要太多RF專業知識也能輕易發開，使得開發門檻降低。

Nordic

作為一個無線專家，Nordic在1998年就推出了2.4Ghz的產品，2.4GHz無線產品奠定了其業界標杆的地位，羅技、微軟等知名品牌2.4GHz產品均採用Nordic公司的nRF產品。其nRF51822 是功能強大、高靈活性的多協議 SoC，適用於Bluetooth低功耗和 2.4GHz 超低功耗無線應用。2015年6月，Nordic推出了其新一代的nRF52系列的超低功耗無線解決方案的首款產品nRF52832，重新定義了單晶元藍牙產品。

博通

博通在藍牙領域也涉入頗深，其BK3431晶元是高度集成的藍牙4.0低功耗單模設備。它集成了一個高性能RF收發器、基帶、ARM內核微處理器、豐富的功能外設單元、可編程協議和配置文件，以支持BLE應用。

從上面的參照圖片可以看出，在藍牙領域的國際廠商還有ST、高通和村田等，國內廠商有紫光展銳（銳迪科為前身之一）、中星微電子和義隆電子等。

ZigBee解讀和廠商盤點

2002年，ZigBee Alliance成立。2006年，聯盟推出比較成熟的ZigBee 2006標準協議。ZigBee技術現階段以商業大樓自動化、家庭自動化控制與儀錶控制為重點。目前，ZigBee最大的困擾是協議問題，優勢在於可以自組網。

從參與廠商的情況來看，ZigBee也並不如藍牙和WiFi熱鬧，TI和jennic是國際廠商的代表，國內則有像聯動元素這樣的模組廠商在推動。

結語

秉持「存在即合理」的態度，哪一種物聯網通信技術被發明和使用都說明了其有存在的價值，區別在於該技術自身價值能否形成規模。

從當前的局勢來看，在LPWAN領域，NB-IoT在公共網路的主導地位已經確立，而LoRa則在私有網路層面體現了自己的價值，Sigfox雖然歷史更為久遠，但是其市場規模處於劣勢，參與的廠商也較少。

在物聯網的短距離通信領域，藍牙和WiFi都找到了自己的定位，也都有廠商在積極地推進，ZigBee還需要繼續完善自身，比如確立統一標準方面，標準不統一，規模就難以壯大。

還是那句話：存在即合理。廠商既然選擇進入這個領域，那就好好地「盤」吧。

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