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下一个5年,LPWAN发展力道从何而来?
 

【作者: 劉帛松】2021年03月19日 星期五

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自2015年至今为期5年的快速发展,LPWAN如今已面临到转折,原有的驱动优势不再,因此接下来必须将注意力摆在LPWAN应用,才能在下个阶段发展中夺得先机。但要突破LPWAN发展瓶颈,既需要创新的应用开发平台,也需要端到端的解决方案和服务,才能让各家企业尽快藉由LPWAN的技术与应用中获利,迈向LPWAN的下一个5年。


在回溯「低功耗广域网路(Low-Power Wide-Area Network;LPWAN)」的发展历史时,很多人都将2015年作为其起步的「元年」,当时一个标志性的事件是法国物联网(IoT)新创企业Sigfox获得高达1亿欧元的投资,而其聚焦在「长距离、低传输速率、低功耗」广域网路的独到眼光,也让敏锐的投资者们随即察觉到其中所蕴含的庞大商机潜力。


之後各种LPWAN的技术便如雨後春笋般涌现。而2016年3GPP公布了LTE-M和NB-IoT两个技术,做为授权频段的LPWAN标准,更是向这个市场中投入了一个震撼弹。从此之後,LPWAN领域就成了相当热闹的「战场」,各种以技术和商业角度出发的拉扯不断,而精彩的故事也不少。


突飞猛进的5年

这样的市场热度也转化为推动LPWAN发展的加速度,使得这个新兴领域在过去的5年中有相当显着的进步。根据IHS的研究数据显示,2020年全球总LPWAN连接装置数量将超过4亿,而从2017年至2023年LPWAN网路连接数量的年复合成长率预估将高达64%,总数更将达到17亿。



图1 : 全球LPWAN网路连接数量快速成长(source:IHS)
图1 : 全球LPWAN网路连接数量快速成长(source:IHS)

各种LPWAN技术,便在这样高速发展下,逐渐建立了自身的市场地位,做於非授权频段的LoRa和Sigfox,以及做於授权频段的NB-IoT和LTE-M四种技术渐渐成为主流。到2019年底,四种技术的总和已经占全球LPWAN连接设备总数的92%。其中LoRa占比最高,不过预估在2022年左右,NB-IoT便会後来居上,成为LPWAN市场的主力。



图2 : 截至2019年,全球以LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M四种技术为基础的LPWAN连接设备占比约为92%。(source:IoT Analytics)
图2 : 截至2019年,全球以LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M四种技术为基础的LPWAN连接设备占比约为92%。(source:IoT Analytics)

LPWAN的未来趋势

短短5年之内,便取得这样的成绩,着实令人惊叹。也因此人们便对未来发展抱持着浓厚的好奇,试图洞察LPWAN的下一步。


根据Transforma Insights的研究报告显示,到2030年全球LPWAN的连接总数将达到40亿个,这意味着LPWAN在未来10年间,仍将以超过30%的复合增长率大步迈进。


促成这种持续且高速的增长原因之中,5G的商业应用被认为是最重要的一环。我们都知道,2020年7月,国际通信联盟(ITU)正式核准并将NB-IoT纳入5G标准,成为5G mMTC的主要组成,因此随着5G商业应用的发展,5G mMTC将成为LPWAN连接的主力。按照Transforma Insights的预测,到2030年,以5G mMTC为基础的LPWAN连接市场占比将超过三分之二。伴随而来的影响,势必也会带动整个LPWAN领域,加速相关产业链的发展。


不过,这种不单单只是数量上的成长,单靠5G商业应用去带动,显然是不够的,来自最终端用户的成功应用,才更为关键也更具说服力,而这也正是这两年让LPWAN行业领域感到焦虑的地方。换言之,40亿个LPWAN连接的目标很远大,但是否如愿且如期达成,还是得仰赖可靠的市场驱动力做後盾。


LPWAN发展驱动力的变化

既然提到了「驱动力」,那我们还是回过头来分析一下,在LPWAN发展最一开始的5年之中,对其发展贡献最大的驱动力到底是什麽?其实答案显而易见,主要有以下两点:


· 一是由於各技术标准的竞争。作为一个新兴市场,发展初期因技术标准而产生的纷争在所难免,这就需要各家标准的忠实拥护者们大力支持,并拉拢更多拥护者。


· 二是来自商业巨擘的「供养」。想要加速LPWAN相关供应链的成熟,关键晶片模组等要素的价格要短时间内下降,行动网路业者等行业巨头会在初期以巨额补贴款作为催化,这种模式在以往行动网路标准的演进中屡试不爽,因此在LPWAN上我们也能够看到相关供应商、设备制造商,甚至是从其他领域跨足而来的新进入者。


但仔细思考就会发现,上述这两点驱动力其实都是以「投入资本」为主,要以此加速起步时的进步无妨,但很难长久延续;想要达到长久发展,重点还是来自市场中,那些对「营收」真正有帮助的动力。也就是说,时至今日,LPWAN若还想要有如此强劲的发展,就必须将心思摆在拓展更多应用案例、推动LPWAN在更多情境下的应用。


那这种「新动力」的来源会在哪?要解答这个问题之前,我们要先明白目前LPWAN应用的发展瓶颈在哪?


首先,与我们所熟悉的高速行动网路不同,LPWAN应用市场零碎化的特点相当显着。根据Transforma Insights的预测,到2030年,LPWAN逾半都是行业垂直应用,29%来自消费市场,还有20.5%的连接为跨垂直行业的应用。这种目标应用的分散化也就意味着LPWAN的网路形态将会是多样化。除了公共网路,私有网路和专用网路也将是LPWAN一种主要的部署和营运模式。Transforma Insights的研究资料显示,到2030年,在非授权频谱LPWAN设备中将有54%是通过私有网路连接;而值得注意的是,NB-IoT等以公共网路为主体的授权频谱LPWAN,也在积极尝试纳入私有网路的模式,或是试图将私有网路接入公共网路之中。


这样的趋势也意味着在LPWAN领域,是无法只用一种网路去满足所有用户需求的,正确的做法应该是根据终端应用的实际需要,订制其网路部署和营运方案。然而,在现实考量与人们习惯的网路部署和营运模式相比,这做法显然既费力又花钱。



图3 : 2030年LPWAN行业应用分布图(source:Transforma Insights)
图3 : 2030年LPWAN行业应用分布图(source:Transforma Insights)

其次,零碎的应用,也就意味着终端设备的多元,除了发展初期人们可想而知的一些典型LPWAN应用场景,还会不断衍生出更多的创新应用案例,比如要求网路终端支援多模组LPWAN通讯技术、同时支援无线广域网路和区域网路的通讯,或者是支援GPS等地理资讯功能。单一的技术架构显然无法满足这样的需求,因此也就需要更为整合的应用开发平台来支撑。


如何突破发展瓶颈?

对於上述这些由於市场零碎化所带来的挑战,在LPWAN生态圈行业内已经有越来越深刻的体悟,因此围绕於此而展开的探索,也正紧锣密鼓地持续进行中,其中也有不少创新的方案和模式可供叁考。


例如在支援多标准、多场景的应用开发平台方面,安富利推出可同时支援LTE-M/NB-IoT、蓝牙5.2和GPS的AVT9152模组。该模组以Nordic Semiconductor为基础整合LTE-M/NB-IoT数据机和GPS的nRF9160低功耗SiP零组件,以及nRF52840蓝牙5.2/BLE先进多协议SoC,在一个仅26mm x 28mm尺寸的封装中就可提供包括蜂窝LPWAN、以2.4GHz为基础的多协议无线电(包括蓝牙5、ANT、Thread、Zigbee、IEEE 802.15.4和特有的2.4GHz RF协议),以及卫星定位在内的多种功能。


在医疗相关的接触者轨迹追踪、物流和资产追踪、自动贩卖机、自助服务终端设备、医疗设备,和智慧建筑自动化等领域,都可以成为具备高灵活度且可扩展的技术平台。安富利以AVT9152模组为基础的评估套件,则为开发者提供一个完整的设备到云端平台,缩短客户产品上市时程,为实现创新LPWAN应用提供协助。


图4 : 安富利可支援LTE-M/NB-IoT、蓝牙5.2和GPS的AVT9152模组(source:Avnet)
图4 : 安富利可支援LTE-M/NB-IoT、蓝牙5.2和GPS的AVT9152模组(source:Avnet)

当然,技术平台只能算是LPWAN「新动力」所需的其中一个环节。如上述所提,面对个别的网路部署和营运需求,必须要有更完整的客制化方案,才能解决客户的痛点。


具体来说,安富利致力於提供端到端的IoT解决方案,而这些方案实际上算是一个综合的生态系,不仅整合了全球先进晶片和零组件厂商的硬体资源,也囊括了IoT开发所需要的软体和云端计算资源,以统一的平台为基础,囊括LPWAN网路创建和运作所需,从早期的技术谘询、中期的开发,到後期的网路部署等全部流程。


因应客户在实际LPWAN应用的不同要求,安富利不仅可以整合平台中各方面的要素、资源提供「一站式」解决方案,同时也具备在产品整个生命周期中提供技术服务的能力。



图5 : 安富利端到端的IoT解决方案和技术服务,为LPWAN的部署和运作带来便利性。(source:Avnet)
图5 : 安富利端到端的IoT解决方案和技术服务,为LPWAN的部署和运作带来便利性。(source:Avnet)

总结

总而言之,经过最一开始5年的快速发展,今日LPWAN已经走到了一个转折处,原有的驱动力优势目前或许已山穷水尽,但在柳暗花明处人们则必须将更多的注意力聚焦在LPWAN的应用上,才能在下一个5年的发展中占据最有利的竞争位置。


要突破LPWAN应用发展的瓶颈,既需要创新的应用开发平台,也需要端到端的解决方案和服务,如此才能让LPWAN网路的供应商或拥有者能加速网路的部署和应用,尽快从LPWAN中获利。


(本文作者刘帛松为安富利台湾资深解决方案业务经理)


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