物聯網沙場“狙擊槍”：低功耗廣域網絡産業市場解讀 epub pdf mobi txt 電子書 下載 2024

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編輯推薦

有人預測，到2020年，全世界將有500億設備通過低功耗廣域網被連接起來。那麼低功耗廣域網是什麼，將帶來哪些改變？

《物聯網沙場“狙擊槍”——低功耗廣域網絡産業市場解讀》帶你解密：LPWAN的前世今生；NB-IoT的産業格局；*強LoRa陣營揭秘。

內容簡介

　　隨著物聯網行業的迅猛發展，人們對物與物連接的需求不斷提高，需要低功耗、長距離、低成本、大容量連接方式的終端種類越來越多，傳統物聯網通信方式已無法滿足這一類型終端的需求。物聯網通信層的短闆已成為阻礙物聯網發展的重要因素，因此，低功耗廣域網絡（LPWAN）應運而生。 從2015年至今，低功耗廣域網絡從默默無聞到成為瞭物聯網熱門的領域之一。目前産業界的大部分企業都和低功耗廣域網絡有著直接或間接的關係。本書從市場的角度整理瞭低功耗廣域網絡近年來發展的曆程，並從産業經濟的視角分析瞭低功耗廣域網絡不同主流技術在商用中的各種狀況，包括各種技術的演進狀況、商用發展曆程、生態競爭格局、主要供給方和需求方所發揮的作用。

　　《物聯網沙場“狙擊槍”——低功耗廣域網絡産業市場解讀》並未涉及技術性的內容，更多的是産業、市場方麵的內容，可供從業者、投資人或對物聯網感興趣的人員參考。

作者簡介

　　趙小飛：物聯網智庫CEO。從事物聯網行業媒體、市場研究工作。長期關注物聯網市場化進展，尤其是近兩年來對低功耗廣域網絡的持續關注，已撰寫並公開發布該領域市場觀察文章近百篇。

目錄

第一章 橫空齣世：從圖盧茲小鎮上一傢創業公司說起 / 1

1.1 明星創業公司—法國Sigfox超記錄融資光環和業務模式

吸引全球目光 / 2

1.1.1 超規模融資和重量級投資機構 / 2

1.1.2 全球物聯網網絡運營商的野心 / 4

1.2 Sigfox的啓示—物聯網需要專用的網絡為人們所認可 / 5

1.2.1 虛擬運營商專傢的建議 / 7

1.2.2 眾說紛紜 / 8

1.3 補齊網絡短闆—物聯網終端對功耗和距離的需求 / 9

1.3.1 物聯網網絡層仍有重大短闆 / 10

1.3.2 在矩陣中發現短闆 / 11

1.3.3 低功耗廣域網絡補齊短闆 / 13

1.3.4 低功耗廣域網絡的特點 / 14

1.4 開啓新的應用—大量行業、海量終端接入帶來的效應 / 16

1.4.1 戰場上武器的類比 / 16

1.4.2 廣闊的應用場景 / 18

第二章 龐大傢族：低功耗廣域網絡的發展曆史和陣營 / 21

2.1 三十年沉浮—低功耗廣域網絡早期的雛形和概況 / 22

2.1.1 安防應用網絡AlarmNet / 22

2.1.2 數據服務網絡ARDIS / 23

2.2 曆史的青睞—世界移動通信大會上的潛在力量 / 25

2.3 今日的傢族—十多個技術方嚮形成兩大陣營 / 27

2.3.1 明顯的兩大陣營 / 27

2.3.2 無綫電頻譜也是陣地 / 28

2.4 初探各類技術的來龍去脈 / 32

2.4.1 授權頻譜陣營技術 / 32

2.4.2 非授權頻譜陣營技術 / 35

2.5 為何“三十年河東、三十年河西” / 47

2.5.1 需求擴展：更多的應用場景 / 47

2.5.2 供給擴展：低廉的網絡部署成本 / 48

第三章 商用演進：高度標準化和産業生態推動的力量 / 50

3.1 規模效應和公共資源的充分利用：少量技術標準的市場 / 51

3.1.1 無綫通信商用中的規模效應 / 51

3.1.2 公共頻譜資源的“公地悲劇” / 52

3.2 高度標準化和産業參與者是決定因素 / 55

3.2.1 他山之石—WiFi商用中高度標準化作用 / 55

3.2.2 産業生態的力量 / 57

3.3 不得不說的標準化組織 / 59

3.3.1 3GPP / 59

3.3.2 LoRa聯盟 / 61

第四章 跑馬圈地：各類主流技術搶占先機 / 66

4.1 多樣化的運營商參與跑馬圈地 / 67

4.1.1 多樣化物聯網運營商矩陣 / 67

4.1.2 三類典型的物聯網運營商 / 69

4.2 商用現狀—各類技術已圈到的“地盤” / 72

4.2.1 授權頻譜技術NB-IoT/eMTC的“地盤” / 72

4.2.2 草根LoRa“逆襲”，“地盤”遍及全球 / 91

4.2.3 行業明星Sigfox在全球開疆擴土 / 106

4.2.4 Ingenu公司的全球RPMA網絡之夢 / 109

4.3 跑馬圈地的邏輯—物聯網應用的生命周期保障黏性 / 111

4.3.1 時間窗口的先機 / 112

4.3.2 用戶黏性保障物聯網市場的一席之地 / 113

第五章 産業生態：産業經濟視角下低功耗廣域網絡市場格局 / 115

5.1 産業經濟學研究的經典框架 / 116

5.1.1 産業鏈研究框架 / 116

5.1.2 産業組織理論框架 / 117

5.2 不同於傳統通信業的産業鏈 / 118

5.2.1 傳統通信行業的産業生態 / 119

5.2.2 多樣化和碎片化催生的新的産業生態 / 120

5.3 産業組織理論框架下的低功耗廣域網絡 / 123

5.3.1 低功耗廣域網絡所處的市場結構 / 124

5.3.2 市場結構下低功耗廣域網絡企業的行為 / 130

5.3.3 低功耗廣域網絡績效：互補和替代 / 134

5.4 産業生態的力量：“猛虎”還是“蟻群” / 139

5.4.1 新産業環境，一體化、整閤化需求提高 / 139

5.4.2 新環境下的生態優勢 / 140

5.4.3 企業優勢全景圖下的低功耗廣域網絡産業 / 142

第六章 賦能力量：産業生態中的“供給側”群體 / 145

6.1 切莫拔苗助長，目前僅是供給方拉動階段 / 146

6.1.1 利好不斷就代錶全麵繁榮嗎 / 146

6.1.2 供給和需求力量博弈的三個階段 / 149

6.2 供給側的主要力量 / 152

6.2.1 低功耗廣域網絡芯片供應商 / 152

6.2.2 低功耗廣域網絡模組供應商 / 157

6.2.3 共享化的商業模式—TTN和CLAA / 158

6.3 幾個典型的供給方代錶 / 160

6.3.1 逆襲的事實標準推動者：Semtech / 161

6.3.2 另一個法國物聯網新星Actility / 170

第七章 需求廣泛：低功耗廣域網絡的應用逐漸開啓 / 174

7.1 不僅僅是抄錶停車，大量示範應用已經開啓 / 175

7.1.1 機遇：數十種應用已孵化和落地 / 175

7.1.2 挑戰：長尾需求的市場 / 178

7.2 探索用戶的需求 / 182

7.2.1 關注用戶需求模型 / 183

7.2.2 需求方視角下的成本因素轉變 / 186

7.3 人人成為“運營商”：需求方是産業發展的最大受益者 / 188

7.3.1 産品“運營商”的價值 / 189

7.3.2 補齊産品“運營商”所需技術短闆，提供最閤適的支撐技術 / 191

7.3.3 個人也能成為“運營商” / 192

7.4 生活中低功耗廣域網絡的典型應用 / 193

7.4.1 共享單車智能鎖中的秘密 / 193

7.4.2 “跑步雞”準確計步的保障 / 198

7.4.3 用物聯網抓老鼠：基於LoRa的捕鼠夾 / 200

第八章 未來展望 / 203

8.1 先行試水，探索紅利 / 204

8.1.1 物聯網發展的試金石 / 204

8.1.2 低功耗廣域網絡未來的“紅利” / 208

8.2 政策支持力度空前，錶明態度最重要 / 213

8.2.1 莫將數字當成“聖旨”和任務，而是對産業發展的態度 / 214

8.2.2 更多關注企業的市場化行為 / 216

8.2.3 理性看待“看不見的手”和“看得見的手” / 217

8.3 搜索引擎指數：強勁增長的低功耗廣域網絡 / 218

8.3.1 搜索引擎中的NB-IoT和物聯網 / 219

8.3.2 搜索指數峰值與NB-IoT重大事件 / 221

8.3.3 物聯網中的主角，未來趨勢仍是上升 / 222

8.3.4 一些推測：包括LoRa在內的整體産業發展看漲 / 225

精彩書摘

龐大傢族：低功耗廣域網絡的發展曆史和陣營

市場上從來都不缺嗅覺靈敏和遠見卓識的企業傢和科學傢，雖然Sigfox以一個具有傳奇光環的創業企業開始讓人們的目光更多地關注低功耗廣域網絡，但這既不代錶這是一個嶄新的技術創新領域，也不代錶該領域隻有Sigfox一個參與者。實際上，無論從縱嚮還是橫嚮來看，低功耗廣域網絡都有大量參與者前赴後繼，到今天能夠齣人頭地的，也是有其曆史和現實背景的。

2.1 三十年沉浮—低功耗廣域網絡早期的雛形和概況

實際上，早在20世紀80年代末90年代初就齣現瞭低功耗廣域網絡的雛形和現在的低功耗廣域網絡技術有著相似的拓撲結構（通常為星形網絡）和網絡架構，而且網絡速率很低，隻是沒有統一命名。其中最為典型的是美國的AlarmNet和ARDIS兩個網絡。

2.1.1 安防應用網絡AlarmNet

AlarmNet，顧名思義，一定是和報警設備聯係在一起的，它是由美國大型報警設備製造商美國安定寶集團研發和部署的一種網絡。安定寶（ADEMCO）是當時美國一傢大型的報警設備製造商，在2000年與另一傢知名安防企業C&K;閤並成立Ademco Group（美國安定寶集團），並隸屬於霍尼韋爾，2004年美國安定寶集團正式更名為霍尼韋爾安防集團。

AlarmNet已經與今天的低功耗廣域網絡比較相似，它使用928 MHz免授權頻段，這一網絡用來監控安定寶公司的報警設備，而AlarmNet用來發送報警信號等少量數據，所以傳輸速率也很低。

AlarmNet當時已經具備瞭一定的規模，覆蓋瞭美國18個主要區域和約65%的城市人口，這樣的規模已經形成廣域覆蓋的大網。不過，在20世紀90年代末，2G蜂窩網絡開始普及，人們發現蜂窩網絡可用來傳輸數據和音頻，而且覆蓋較廣，整個産業鏈成熟後硬件成本非常低，因此大量需要使用無綫的設備開始使用2G網絡，其中包括報警係統，因此AlarmNet開始和2G網絡融閤。

時至今日，AlarmNet仍然是霍尼韋爾報警聯網係統的重要服務內容，因為大量安防設備需要高速率、高可靠的通信，所以這個聯網係統更多地租用電信運營商的蜂窩網絡。以美國為例，AlarmNet采用GSM/ CDMA/3G/4G網絡提供聯網報警服務。

2.1.2 數據服務網絡ARDIS

另一個低功耗廣域網絡的雛形為ARDIS，它是20世紀80年代末由摩托羅拉和IBM共同研發的，是專門用於小數據傳輸的廣域網絡，其境況也與AlarmNet相似。當時ARDIS網絡主要用於自動化銷售、車輛追蹤、電子郵件傳送和其他在綫事務處理，用戶主要在美國和少數的其他幾個國傢。

具體來說，ARDIS是一個集群式無綫數據通信網絡，不能用於語音通信。該網絡上行時運行速率在806～821MHz之間，下行時運行速率在851～866MHz之間，有25kHz的信道間隔。在那個時候，ARDIS已具備一定規模，在美國都市統計區域（MSA）的城市中有400座最大城市已被覆蓋，涵蓋瞭美國90%城市核心商業區及80%的總人口。ARDIS也稱得上是全球化的網絡，它在英國、加拿大、德國、澳大利亞、馬來西亞、新加坡和泰國有分支。

1995—1996年期間，ARDIS在全球已擁有超過44 000個用戶（大部分是企業用戶），在個彆區域其容量已超齣極限值，不過ARDIS更多會隨著需求的增加來擴大容量和覆蓋，ARDIS在大部分覆蓋區域的速率為4800bps。

在現在看來，ARDIS的費率是非常高的：對於消息傳送服務來說，從每月39美元的最低套餐（包含100條消息）到每月139美元的白金套餐（包含650條消息）；對於非消息類應用的服務，每個數據包收取6美分，或者每100字節數據收取3美分，此類套餐不可用於E-mail。ARDIS也做瞭不少室內深度覆蓋，而且由於全國性的覆蓋，ARDIS的用戶在各大城市之間可以無縫漫遊。

不過，在當時的背景下，ARDIS僅提供數據服務，而當時人們對基於語音的通信需求非常旺盛，加上該網絡缺乏像思科、Ascend、北電等主流硬件設備廠商的支持，使其可以發揮的作用有限。後來，摩托羅拉和IBM均將其股份齣售給電信運營商美國移動（American Mobile），美國移動將ARDIS的用戶並入瞭其部署的2G網絡中，這個早期的低功耗廣域網絡宣告結束。

2.2 曆史的青睞—世界移動通信大會上的潛在力量

命運的天平並不一定會傾嚮於最初的創新者，低功耗廣域網絡的先驅摺戟沉沙瞭。20多年後的2015年，低功耗廣域網絡的創新者迎來瞭曆史的青睞，2015年年初在西班牙巴塞羅那召開的世界移動通信大會（MWC）上，三個不起眼的事件成瞭未來物聯網圈子中最熱門的三股力量。這三個“不起眼”的事件包括：Sigfox首次亮相MWC、LoRa聯盟在本次展會上宣告成立、華為和沃達豐完成全球首個低功耗蜂窩物聯網（C-IoT）水錶演示。

雖然2015的MWC展會上依然是各種手機和穿戴設備爭奇鬥艷的秀場，這三個事件並沒有成為展會的亮點，但代錶瞭目前三大低功耗廣域網絡技術Sigfox、LoRa、NB-IoT最早的公開展示，目前三者已成為全球應用最廣泛的物聯網技術標準。

Sigfox亮相展會，雖然是該公司公開宣布獲得超紀錄融資後的一次亮相，不過在大佬雲集的MWC展會上並未吸引太多目光。可能是移動通信行業本身還在4G投資帶來的産業餘熱中，對低功耗廣域網絡給整個産業帶來的效應還缺乏認識。

也是在本次展會期間，LoRa聯盟低調成立，主要由Semtech、Actility、思科、IBM等廠商發起，當時已有31傢成員。這次成立大會並沒有媒體進行報道，從網絡搜索到的相關資料也非常有限，可能隻有參加會議的人知道具體詳情。

另一股力量則獲得瞭一定的關注，因為它是由巨頭來推動的。在本次展會上，全球知名運營商沃達豐宣布將聯閤華為、Neul和u-blox推齣蜂窩物聯網（Cellular IoT，C-IoT），這一技術打造的低帶寬、低功耗蜂窩網絡可以讓接入的設備僅需很少的通信成本，且一塊小電池即可實現長達數年甚至數10年的供電。沃達豐和華為還在展會上展示瞭基於C-IoT的水錶演示，讓人們對該技術有一個直觀認識，如圖2.1所示。另外，沃達豐和華為還指齣，將推動蜂窩物聯網技術作為3GPP組織的公開標準，供全球運營商采用其搭建低帶寬蜂窩網絡。這一技術就是未來NB-IoT標準的一個分支。

2015年MWC展會上的這三個事件雖然沒有吸引太多的目光和媒體的關注，但它們的同時亮相，讓沉睡瞭20多年的低功耗廣域網絡這一技術力量有瞭新的活力，新的應用曙光正在開啓。

圖2.1 2015年MWC展會上蜂窩物聯網水錶演示

2.3 今日的傢族—十多個技術方嚮形成兩大陣營

從2015年低功耗廣域網絡再次抬頭到今天，該領域正經曆著一個百花齊放、百傢爭鳴的過程。迴顧2015年，那些具有技術和市場創新精神的人們推齣瞭十多種低功耗廣域網絡技術，形成瞭一個龐大的傢族，每一種技術都力爭自身能夠在群雄逐鹿中勝齣。

2.3.1 明顯的兩大陣營

總體來看，整個低功耗廣域網絡傢族可以分為兩大陣營，而這個陣營劃分的依據是各類技術所使用的無綫電頻段是否屬於授權頻段，因此形成瞭基於授權頻段的技術和基於非授權頻段的技術兩大陣營。通過對公開資料的收集，目前兩大陣營的主要技術如錶2.1所示。

錶2.1 低功耗廣域網絡兩大陣營的主要技術

陣 營 技 術 標準製定企業/組織

授權頻段 NB-IoT 3GPP

eMTC

EC-GSM

非授權頻段 LoRa

LoRaWAN Semtech

LoRa聯盟

Sigfox Sigfox

續錶

陣 營 技 術 標準製定企業/組織

非授權頻段 RPMA Ingenu

ZETA 縱行科技

Symphony Link Link Labs

Weightless-N

Weightless-W

Weightless-P Weightless SIG

NWave NWave

Telensa Telensa

Platanus M2COMM

Cynet Cyan

WAVIoT NB-Fi Waviot

Amber Wireless Amber Wireless

Accellus Accellus

錶2.1中除瞭列齣瞭主要技術外，還將研發每一類技術的企業或組織列齣，供讀者參考。可以看齣，雖然全球參與低功耗廣域網絡技術研發的企業和組織非常多，但基於授權頻段的技術主要還是由通信標準化組織3GPP集中推動的，雖然3GPP組織是由各國標準化組織和企業組成的，但最終能形成統一協議；而非授權頻段技術由大量分散的企業和組織來完成，各自擁有知識産權並各自推動商用。這樣的情形與無綫電頻段的使用權限有一定關係。

2.3.2 無綫電頻段也是陣地

無綫電頻段是移動通信信號傳播的載體，作為無綫通信的技術，能夠使用的無綫電頻段資源就是其陣地。低功耗廣域網絡是無綫通信的分支，它們的陣營按照授權頻段和非授權頻段分為兩大類，可以看齣頻段資源在這一技術領域中的重要作用，也從一定程度上決定瞭各類技術的進入門檻。

授權與非授權頻段：稀缺性需要管理

無綫電頻段是一個有限、不可再生的自然資源，也是寶貴的戰略資源，因此各國有專門的無綫電頻段管理機構，齣颱專門的政策法規，實現無綫電頻段的統一規劃管理。目前各國的頻段管理大多采用固定頻段分配策略，即頻段資源由政府主管部門管理並分配給固定的授權用戶，這樣能夠確保各用戶之間避免過多相互乾擾，更好地利用頻段資源。目前頻段資源可分為兩類：授權頻段（Licensed Spectrum）和非授權頻段（Unlicensed Spectrum）。

授權頻段受到嚴格的限製和保護，隻允許授權用戶及其符閤規範的設備接入，而且用戶要進行付費。目前，公安、鐵路、民航、廣電、電信等重要的部門均擁有一定的授權頻段，這些部門內設備的通信是運行在其授權頻段上的，尤其是電信行業，我們每天使用的手機就是通過運營商擁有的授權頻段來通信的，三大運營商都擁有國傢無綫電管理局授權的專用頻段，保障公眾

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