作者：安富利資深解決方案業(yè)務(wù)經(jīng)理劉帛松

摘要

自2015年至今，經(jīng)過為期5年的快速發(fā)展，LPWAN如今正面臨轉(zhuǎn)折，其原有的驅(qū)動(dòng)優(yōu)勢(shì)已然不再。接下來必須將注意力集中在LPWAN應(yīng)用上，才能在下個(gè)階段的發(fā)展中奪得先機(jī)。但是，要突破LPWAN發(fā)展瓶頸，既需要?jiǎng)?chuàng)新的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)，也需要端到端的解決方案和服務(wù)，才能讓各家企業(yè)盡快從LPWAN的技術(shù)與應(yīng)用中獲利。而全球領(lǐng)先的技術(shù)分銷商和解決方案提供商安富利（Avnet）便成為了解決問題的關(guān)鍵，它恰巧可以為客戶提供有價(jià)值且合適的解決方案和服務(wù)，與客戶一同攜手邁向LPWAN發(fā)展的下一個(gè)五年。

在回溯低功耗廣域網(wǎng)（Low-Power Wide-Area Network, LPWAN）的發(fā)展歷史時(shí)，很多人都將2015年作為其起步的元年。當(dāng)時(shí)一個(gè)標(biāo)志性的事件是，法國IoT新創(chuàng)企業(yè)Sigfox獲得高達(dá)1億歐元的投資，而其聚焦在長(zhǎng)距離、低傳輸速率、低功耗廣域網(wǎng)的獨(dú)到眼光，也讓敏銳的投資者們隨即察覺到了其中所蘊(yùn)含的巨大商機(jī)。

之后各種LPWAN的技術(shù)便如雨后春筍般涌現(xiàn)。而2016年3GPP公布了LTE-M和NB-IoT兩項(xiàng)技術(shù)，做為授權(quán)頻段的LPWAN標(biāo)準(zhǔn)，更是向這個(gè)市場(chǎng)中投入了一個(gè)震撼彈。從此之后，LPWAN領(lǐng)域就成了相當(dāng)熱鬧的戰(zhàn)場(chǎng)，各種從技術(shù)和商業(yè)角度出發(fā)的紛爭(zhēng)不斷，而其中精彩的故事也不少。

突飛猛進(jìn)的5年

這樣的市場(chǎng)熱度也轉(zhuǎn)化為了推動(dòng)LPWAN發(fā)展的加速度，使得這個(gè)新興領(lǐng)域在過去的5年中有相當(dāng)顯著的進(jìn)步。根據(jù)IHS的研究資料顯示，2020年全球LPWAN連接設(shè)備的總數(shù)超過4億，而從2017年至2023年LPWAN網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量的年復(fù)合增長(zhǎng)率預(yù)計(jì)將高達(dá)64%，總數(shù)更將達(dá)到17億。

圖1：全球LPWAN網(wǎng)絡(luò)連接數(shù)量快速成長(zhǎng)（數(shù)據(jù)源：IHS）

各種LPWAN技術(shù)，便在這樣高速發(fā)展的環(huán)境下，逐漸建立了自身的市場(chǎng)地位，用于非授權(quán)頻段的LoRa和Sigfox，以及用于授權(quán)頻段的NB-IoT和LTE-M等四種技術(shù)漸漸成為主流。到2019年底，通過這四種技術(shù)連接的終端設(shè)備總數(shù)已經(jīng)占到了全球LPWAN連接設(shè)備總數(shù)的92％。其中LoRa占比最高，不過預(yù)計(jì)在2022年左右，NB-IoT便會(huì)后來居上，成為L(zhǎng)PWAN市場(chǎng)的主力。

圖2：截至2019年，全球以LoRa、Sigfox、NB-IoT和LTE-M四種技術(shù)為基礎(chǔ)的LPWAN連接設(shè)備占比約為92％（數(shù)據(jù)源：IoT Analytics）

LPWAN的未來趨勢(shì)

短短5年之內(nèi)，便取得這樣的成績(jī)，著實(shí)令人驚嘆。也因此人們對(duì)未來的發(fā)展趨勢(shì)保持著濃厚的好奇，試圖洞察LPWAN下一步的發(fā)展方向。

根據(jù)Transforma Insights的研究報(bào)告顯示，到2030年全球LPWAN的連接總數(shù)將達(dá)到40億個(gè)，這意味著LPWAN在未來10年間，仍將以超過30%的復(fù)合增長(zhǎng)率大步向前邁進(jìn)。

5G的商業(yè)應(yīng)用被認(rèn)為是促成這種持續(xù)且高速增長(zhǎng)的原因之中，最重要的一環(huán)。眾所周知，2020年7月，國際通信聯(lián)盟（ITU）已經(jīng)正式核準(zhǔn)并將NB-IoT納入5G標(biāo)準(zhǔn)，使其成為5G mMTC的主要組成部分，因此隨著5G商業(yè)應(yīng)用的發(fā)展，5G mMTC將成為L(zhǎng)PWAN連接的主力。按照Transforma Insights的預(yù)測(cè)，到2030年，以5G mMTC為基礎(chǔ)的LPWAN連接市場(chǎng)占比將超過三分之二。伴隨而來的影響，勢(shì)必也會(huì)帶動(dòng)整個(gè)LPWAN領(lǐng)域，加速相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。

不過，LPWAN的發(fā)展不單單只是數(shù)量上的增長(zhǎng)，單靠5G商業(yè)應(yīng)用去帶動(dòng)，顯然是不夠的。相較而言，來自最終端使用者的成功應(yīng)用，才更為關(guān)鍵也更具說服力。而這也正是這兩年讓LPWAN行業(yè)領(lǐng)域感到焦慮的地方。換言之，40億個(gè)LPWAN連接的目標(biāo)很遠(yuǎn)大，但是否能夠如愿且如期達(dá)成，還是得仰賴可靠的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力做后盾。

LPWAN發(fā)展驅(qū)動(dòng)力的變化

既然提到了驅(qū)動(dòng)力，我們不妨回過頭來分析一下，在LPWAN發(fā)展最開始的5年中，對(duì)其發(fā)展貢獻(xiàn)最大的驅(qū)動(dòng)力到底是什么？其實(shí)答案顯而易見，主要有以下兩點(diǎn)：

?一是由于各技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的競(jìng)爭(zhēng)。作為一個(gè)新興市場(chǎng)，發(fā)展初期因技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生的紛爭(zhēng)在所難免，這就需要各家標(biāo)準(zhǔn)的忠實(shí)擁護(hù)者們給予大力支持，并發(fā)展更多擁護(hù)者。

?二是來自商業(yè)巨擘的支持。想要加速LPWAN相關(guān)供應(yīng)鏈的成熟，關(guān)鍵芯片模塊等要素的價(jià)格就需要在短時(shí)間內(nèi)下降。因此，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的行業(yè)巨頭們會(huì)在初期以巨額補(bǔ)貼作為催化劑，這種模式在以往移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的演進(jìn)中屢試不爽，因此在LPWAN上我們也能夠看到相關(guān)供貨商、設(shè)備制造商，甚至是從其他領(lǐng)域跨界而來的新進(jìn)入者采用這種模式來打開局面。

但仔細(xì)思考就會(huì)發(fā)現(xiàn)，上述這兩點(diǎn)驅(qū)動(dòng)力其實(shí)都是以投入資本為主，要以此種方式在起步時(shí)提速無妨，但很難長(zhǎng)久延續(xù)；想要做到長(zhǎng)久發(fā)展，增長(zhǎng)的動(dòng)力還是來自于市場(chǎng)，那些對(duì)營(yíng)收真正有幫助的地方。也就是說，時(shí)至今日，LPWAN若還想要有如此強(qiáng)勁的發(fā)展，就必須將心思集中在拓展更多應(yīng)用案例、推動(dòng)LPWAN在更多場(chǎng)景下的應(yīng)用。

那這種新動(dòng)力的來源會(huì)在哪？在解答這個(gè)問題之前，我們要先明白目前LPWAN應(yīng)用的發(fā)展瓶頸在哪？

首先，與我們所熟悉的高速行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)不同，LPWAN應(yīng)用市場(chǎng)零碎化的特點(diǎn)相當(dāng)顯著。根據(jù)Transforma Insights的預(yù)測(cè)，到2030年，有超過一半的LPWAN連接都是源于行業(yè)垂直應(yīng)用，其中有29%的連接來自消費(fèi)市場(chǎng)，還有20.5%的連接為跨垂直行業(yè)的應(yīng)用。這種目標(biāo)應(yīng)用的分散化也就意味著LPWAN的網(wǎng)絡(luò)形態(tài)將會(huì)是多樣化的。除了公共網(wǎng)絡(luò)，私有網(wǎng)絡(luò)和專用網(wǎng)絡(luò)也將是LPWAN一種主要的部署和營(yíng)運(yùn)模式。Transforma Insights的研究數(shù)據(jù)顯示，到2030年，在非授權(quán)頻譜LPWAN設(shè)備中將有54%是通過私有網(wǎng)絡(luò)連接；而值得注意的是，NB-IoT等以公共網(wǎng)絡(luò)為主體的授權(quán)頻譜LPWAN，也在積極嘗試納入私有網(wǎng)絡(luò)的模式，或是試圖將私有網(wǎng)絡(luò)接入公共網(wǎng)絡(luò)之中。

這樣的趨勢(shì)也意味著在LPWAN領(lǐng)域，是無法只用一種網(wǎng)絡(luò)去滿足所有用戶需求的，正確的做法應(yīng)該是根據(jù)終端應(yīng)用的實(shí)際需要，定制其網(wǎng)絡(luò)部署和營(yíng)運(yùn)方案。然而，考慮到實(shí)際狀況，與人們習(xí)慣的網(wǎng)絡(luò)部署和營(yíng)運(yùn)模式相比，這樣的做法顯然既費(fèi)力又耗資不菲。

圖3：2030年LPWAN行業(yè)應(yīng)用分布圖（數(shù)據(jù)源：Transforma Insights）

其次，零碎的應(yīng)用，也就意味著終端設(shè)備的多元化，除了發(fā)展初期人們可想而知的一些典型LPWAN應(yīng)用場(chǎng)景，還會(huì)不斷衍生出更多的創(chuàng)新應(yīng)用案例，比如要求網(wǎng)絡(luò)終端支持多模塊LPWAN通訊技術(shù)、同時(shí)支持無線廣域網(wǎng)和局域網(wǎng)絡(luò)的通訊，或者是支持GPS等地理信息功能。單一的技術(shù)架構(gòu)顯然無法滿足這樣的需求，因此也就需要更為整合的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)來支撐。

如何突破發(fā)展瓶頸？

對(duì)于上述這些由于市場(chǎng)碎片化所帶來的挑戰(zhàn)，在LPWAN生態(tài)圈行業(yè)內(nèi)已經(jīng)有越來越深刻的體悟。因此圍繞于此而展開的探索，也正緊鑼密鼓地進(jìn)行，其中也有不少創(chuàng)新的方案和模式可供參考。

例如在支持多標(biāo)準(zhǔn)、多場(chǎng)景的應(yīng)用開發(fā)平臺(tái)方面，安富利不久前推出了可同時(shí)支持LTE-M/NB-IoT、藍(lán)牙5.2和GPS的AVT9152模塊。該模塊以Nordic Semiconductor為基礎(chǔ)，集成了LTE-M/NB-IoT調(diào)制解調(diào)器和GPS的nRF9160低功耗SiP零組件，以及nRF52840藍(lán)牙5.2/BLE先進(jìn)多協(xié)議SoC，在一個(gè)僅26mm x 28mm尺寸的封裝中就可提供包括蜂窩LPWAN、以2.4GHz為基礎(chǔ)的多協(xié)議無線電（包括藍(lán)牙5、ANT?、Thread、Zigbee、IEEE 802.15.4和特有的2.4GHz RF協(xié)議），以及衛(wèi)星定位在內(nèi)的多種功能。在醫(yī)療相關(guān)的接觸者軌跡追蹤、物流和資產(chǎn)追蹤、自動(dòng)販賣機(jī)、自助服務(wù)終端設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備，和智慧建筑自動(dòng)化等領(lǐng)域，都可以成為高靈活度且可擴(kuò)展的技術(shù)平臺(tái)。以AVT9152模塊為基礎(chǔ)，安富利也順勢(shì)推出AVT9152評(píng)估套件，為開發(fā)者提供一個(gè)完整的設(shè)備連接到云端平臺(tái)，從而幫助客戶縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，為實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新LPWAN應(yīng)用提供幫助。