LPWAN產業情況簡述 | 《LPWAN市場報告》

來自專欄芯資訊1 人贊了文章

本文為《LPWAN市場報告》中的一部分，簡述產業相關情況，敬請關注後續的發布。

LPWAN是近幾年發展起來的一個新興產業，解決了面向物聯網應用的廣域覆蓋大規模的網路連接，彌補了傳統蜂窩技術的不足，加速了物聯網的應用和規模化部署。隨著萬物互聯和網路基礎建設的發展，LPWAN未來發展潛力巨大。

LPWAN網路連接的技術基本可以分為兩部分：蜂窩技術和非蜂窩技術。蜂窩技術主要是國內三大運營商部署運營的NB-IoT網路。非蜂窩技術主要是部署在免許可申請使用頻段的網路，如Sigfox、LoRa、ZETA、Weightless等。非蜂窩技術主要是以由企業部署運營，使用頻段主要集中在470-510MHz。

LPWAN產業鏈大致可分為以下幾部分：

感測器

根據國家標準GB/T 7665-2005 3.1.1對感測器的定義：感測器是能感受被測量並按照一定的規律轉換成可用輸出信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成。隨著智能化的發展，感測器也日趨智能。GB/T 33905.3-2017 3.2對智能感測器的定義：具有與外部系統雙向通信手段，用於發送測量、狀態信息，接受和處理外部命令的感測器。（註：智能感測器是包含信息處理裝置的感測器，感測器是智能感測器必不可少的組成部分）

感測器是物聯網路的末端，為物聯網應用提供最基礎的數據，也是雲計算、人工智慧（AI）的數據基礎。隨著感測器向著智能化、集成化、網路化的發展，LPWA技術為感測器規模化網路接入提供了一種新的連接選項，LPWAN可以低成本低功耗連接更多的感測器。

並非所有的感測器都可以直接通過LPWAN連接入網，實際上還存在著一些感測器網路，如Zigbee、小無線（如FSK等），這些感測網路可以通過集中器或網關連接到LPWAN網路，是LPWAN網路的補充或延伸。

晶元

從LPWA技術硬體晶元的角度看，LPWA技術晶元主要有兩部分：前端射頻晶元和網關晶元。

主要的LPWA技術使用前端射頻晶元的情況如下：

LPWAN技術的網關晶元：

在LPWA技術中網關或基站部分，LoRaWAN提供了網關的參考設計，其他LPWA技術網關為獨家或相關的少數通信公司開發。

無線模塊

射頻電路、天線等的設計測試對一些企業來說還是有一定的技術門檻，採購成熟的模塊集成到產品或方案中，是這些公司的首選。無線模塊的規模化生產也有助於降低成本。

產品功能的同質化帶來的必然是產品的價格競爭，無線模塊功能的差異化是企業提升價值的另一個方向，比如在無線模塊中加入GPS、BLE等功能。一些做LoRa的企業通過SiP封裝(System In a Package，系統級封裝)，將LoRa晶元與MCU等晶元、電路集成到了一個封裝里，縮小了產品的尺寸，簡化了產品的設計。

有的企業還推出了基於SDR技術的NB-IoT無線模塊，SDR帶來的好處是硬體不改動的情況下，通過軟體快速地進行產品的升級迭代。

終端

LPWAN是一個新的行業，需要更多的產品終端連接到LPWAN網路上，以形成規模化應用的效應，這還需要通過產品、企業、行業間的合作，加速LPWAN應用的落地。LPWAN終端也為傳統的產品企業帶來了新的市場發展機會。

網關或基站

LoRaWAN一般叫網關或集中器，NB-IoT一般稱為基站。網關和基站都是無線連接入網的設備，都具備大規模的設備無線接入的能力。網關或基站提升了物聯網設備的規模化接入能力和設備的管理水平。

LoRaWAN網關可以由企業自主設計和部署，而NB-IoT基站則是由運營商的供應商提供，供應商需有一定的資質。LoRaWAN和NB-IoT網路都需要布網，可以是區域網、城域網乃至全國範圍的網路，大規模的部署需要大量的基礎設施投資。運營商有更多的資源和雄厚的資本支撐網路的運管，而LoRaWAN在網路運營方面相對小一些，多是企業為主的項目。

部分LPWA技術在網關中還採用了軟體定義無線電（SDR）技術，如Sigfox、Weightless等。

解決方案商

LPWAN的解決方案主要是指端到端的連接解決方案。NB-IoT解決方案由相關企業提供，運營商主導。其他LPWA技術多是由企業提供端到端的解決方案。

LoRaWAN的解決方案比較開放，可以根據Semtech公司的參考設計和LoRa聯盟的協議進行開發優化LoRWAN解決方案。而一些企業在一些實際項目直接將網路伺服器（Network Server）功能直接移到了本地網關上，或簡單地從網關解析出數據來，進行本地化讀取，這方便了LoRaWAN的應用落地。這樣不利於LoRaWAN網路規模化部署，一般應用於小範圍的項目上，如園區的管理等。

Sigfox的解決方案相對封閉些，自己也運營物聯網路，但終端開放，方便企業產品接入網路。

ZETA是縱行科技自主研發的LPWAN解決方案，也由自己運營網路。縱行科技也在與合作夥伴一起推動ZETA網路的部署和運營。在中國的LPWAN市場上，ZETA也是一枝獨秀。

網路服務商

物聯網應用的一個重要作用是數據採集，LPWA技術提供了低功耗規模化網路接入的能力，LPWA技術基本都是輕硬體重後台管理的設計，網關或基站只做數據接受和傳輸，藉助雲端的計算資源，網路伺服器（Network Server）負責一些數據的處理和設備的管理，並提供相應的介面給應用伺服器使用。

NB-IoT網路伺服器是由運營商管理運維，運營商提供數據的介面給用戶使用。

LoRaWAN網路伺服器一般由提供解決方案的企業來管理運維。由於數據在解決方案的伺服器上，一些企業心存疑慮，擔心數據被利用或項目創意被複制，不少的LoRaWAN項目採用了本地化讀取數據的方式，這樣網路部署的規模化較小，適合於小範圍內的項目應用。對於數據的存取與管理，實質上是一個可信的問題。人、企業、物相互之間還需要建立起一種可信的關係。

Sigfox網路服務由Sigfox公司自主管理運維。ZETA網路服務由縱行科技自主管理運維。

應用服務商

將感測終端的數據傳輸到網路伺服器上是LPWA通信技術的使命，應用服務則是對數據進行分析、可視化等管理，並為決策和行動提供有效的數據支撐。應用伺服器是用戶使用物聯網服務的入口或界面。

隨著互聯網、移動互聯網的發展，應用服務軟體開發已比較成熟了，也呈現出了多形態，如H5、APP、小程序等。然而，由於應用服務軟體需求多樣化，定製化程度高，費用不低，可以通過網路平台集約化來減少用戶使用的成本。

LPWAN運營商

LPWAN運營商是指基於LPWAN網路運營的服務商。中國LPWAN運營商主要是基於NB-IoT網路的三大運營商（中國移動、中國電信、中國聯通），無論是其基礎設施建設規模、網路覆蓋規模、用戶規模等都比其他LPWA技術網路大得多。

未來會有越來越多的電子產品連接到互聯網上，而物聯網和互聯網是不同的「網」，因其運行的網路協議不同。互聯網是IP協議(IPv4/IPv6)，而物聯網是非IP協議。而物聯網中「物」多是使用的MCU或單片機，其資源受限無法運行IP協議，需要將「物」組網後再接入互聯網。一般地，物聯的網通過網關或基站進行IP協議轉換再連接到互聯網。物聯網碎片化的重要原因是沒有統一的通信標準化和規模化，LPWA技術的出現給物聯網規模化組網提供了技術支撐。這也使得物聯網具備了可運營的基礎和條件。使用不需要申請無線電頻率使用許可的LPWA技術的企業可以自主管理和運維物聯的網路。

國內的LPWA技術多是採用了作為民用無線電計量儀錶使用的470-510MHz頻段，而工信部的一個《徵求意見稿》，「限單頻點使用，不能用於組網應用」，給使用免申請許可頻段的LPWAN網路運營增添了不確定因素。

「尺有所短，寸有所長」。NB-IoT也不是連接萬物的金鑰匙，NB-IoT可以與其他LPWA技術結合在一起、相互補充，為物聯網用戶提供多個選項，拓展網路服務。2018年3月，阿里、中國聯通、Semtech共同發布了「國內首個LoRa城域物聯網試商用」，給中國LPWAN網路運營帶來了新的合作模式嘗試。

谷歌董事長施密特曾預言：互聯網即將消失，一個高度個性化、互動化的有趣世界—物聯網即將誕生。

未完待續