自IoT市场兴起以来,软硬件厂商不断涌入,垂直于应用场景的产品和解决方案成为主流。自研技术,特别是非蜂窝类通信技术,呈百家争鸣态势。小无线通信技术如蓝牙、Wi-Fi、Zigbee等不断迭代,功能、性能和适配场景变化对市场走向有启示。LPWAN技术如Sigfox、LoRa等,在产业链运营升级和海外市场空间方面有所进展。总体来看,通信技术正从性能提升转向满足应用场景需求,各技术也在进行双向互联互通,产业链伙伴协同发展,提高利益相关者的参与度与收益。
万兆以太网标准繁多,包含多个IEEE规范和十多个规范。根据应用分为局域网和广域网规范,以及光纤和铜线两种传输介质。基于光纤的局域网规范包括10GBase-SR、10GBase-LR、10GBase-LRM、10GBase-ER、10GBase-ZR和10GBase-LX4,其中10GBase-SR适用于短距离,10GBase-LR适用于长距离,10GBase-LRM适用于FDDI和100Base-FX网络,10GBase-ER适用于超长距离,10GBase-ZR用于超长距离,10GBase-LX4支持多模和单模光纤。基于铜线的局域网规范包括10GBase-CX4、10GBase-KX4、10GBase-KR和10GBase-T,其中10GBase-CX4适用于短距离,10GBase-KX4和10GBase-KR用于背板应用,10GBase-T适用于双绞线。
2019年,基于LoRa的设备有望在所有低功耗广域网公用网络中占据超过40%的市场份额,LoRa有望成为主导型的LPWAN解决方案。LoRa芯片供应商Semtech的数据显示,全球已部署基于LoRa的终端节点数量超过9000万,网关数量超过24.5万个。尽管NB-IoT增长速度未达到预期,市场对其增长率有所失望,但从生态角度讲,LoRaWAN和NB-IoT都是为物联网发展服务的通信工具。物联网的发展需要多标准参与,LoRaWAN和NB-IoT共同发展将推动物联网更快发展。Semtech市场营销和业务拓展高级副总裁张晖指出,物联网的主要成本有硬件价格、电池成本、技术研发成本和维护成本,不应只以模块成本为衡量标准。论坛上,中国联通、阿里云、腾讯云等顶级LoRa生态伙伴以及多家LoRa技术解决方案商就LoRa技术的创新应用、商业模式等话题进行了深入交流。
WAN接口,也称作广域网接口,是连接到外部网络(互联网)的专用接口。目前,常见的WAN线路包括电话线转网线、光纤线转网线以及入户网线三种。与之相对应的是LAN口,主要用于连接上网终端设备或分支设备,例如电脑、路由器等。通常,路由器上会有多个LAN口和一个WAN口。
随着低功耗广域网(LPWA)技术的兴起,物联网(IoT)领域的竞争态势将重新洗牌。电信业者、设备厂商以及芯片业者都在积极准备应对。例如,Orange等电信服务提供商正推出使用免授权800~900MHz频段的LoRa规格物联网,而其他电信业者则预计将在明年以新3GPP所开发的、基于LTE的新兴窄频蜂窝标准来构建物联网。同时,LPWA领域的先驱Sigfox也准备在全球推出自己的800~900MHz服务。然而,不同运营商有各自的业务模式与需求,窄频LTE标准难以达到非授权频段替代技术的低成本芯片成本。运营商也在关注LPWA网络的兴趣越来越浓厚,因为并非所有东西都能被硬塞到每个月10美元以上的数据方案中。Sigfox与芯片制造商如Microchip、ST与TI等合作,为蓬勃发展的物联网提供解决方案。
5G、LoRa、NB-IoT等技术的普及推动全球物联网连接量激增,预计到2024年将接近650亿。物联网技术在疫情防控、智慧生活和工业设备中发挥核心作用,并有望在2025年实现30万亿美元的产值。物联网软件技术及低功耗智能传感器推动物联网设备连接成本、功耗和尺寸降低,构建连接物理世界与数字世界的神经中枢。
随着云计算、移动互联和物联网的普及,WAN基础架构已到达变革临界点。Gartner发布的WAN Edge基础设施魔力四象限报告指出,WAN Edge基础设施将是下一个“风口”。华为作为唯一中国厂商入围挑战者象限,其SD-WAN解决方案备受Gartner认可。华为持续引领行业创新,助力企业客户成功。通过SD-WAN云服务、新一代SD-WAN路由器等产品,华为提供极简、智慧、开放的企业互联网络解决方案。华为在WAN Edge基础设施领域的创新与实践得到行业客户的认可,未来将继续推动产业快速发展。
移动应用的多媒体增长推动了无线网络的进步。为了满足通信需求,高性能系统变得必要。串行RapidIO(S-RIO)是为满足无线基带处理需求设计的,而万兆位以太网(10GE)有时被视作替代方案。S-RIO专注于低延迟和高性能,采用简化的数据包报头和路由选择,允许快速转发,并内置硬件确认保证可靠性。与此相比,10GE有更长的数据包报头和较高的延迟,且依赖软件处理来保证数据包完整性,可能引入不确定的系统延迟。S-RIO减少了对软件的依赖,降低了处理器的负荷和功耗,而10GE需要额外的处理器资源来管理软件栈,增加了系统成本。在可扩展性方面,S-RIO提供了更多端口速率选择,可以轻松升级而无需大规模软件更改,而10GE则相对复杂。这些特点使得S-RIO成为无线应用的优先选择。
计算机网络是信息时代的重要产物,将计算机从独立模式带入了网络互联模式。互联网的发展经历了ARPANET的建立、TCP/IP协议的诞生以及进一步的普及与发展。在中国,互联网的发展经历了启蒙阶段、启动阶段和快速发展阶段,逐渐建立了多个全国性的公共计算机网络。计算机网络的发展离不开网络协议的支持,如TCP/IP、HTTP、DNS等。网络传输方式分为面向连接型和面向无连接型,常见的传输方式有分组交换和电路交换。网络中的时延、丢包和吞吐量是衡量网络性能的重要指标。物理媒介是网络传输的基础,包括双绞线、同轴电缆、光纤、无线电信道等。计算机网络的发展不仅改变了我们的生活方式,也带来了网络安全等方面的挑战。
本文主要探讨了低功率广域网(LPWA)和窄带物联网(NB-IoT)的技术优势和应用前景。LPWA技术以其信号覆盖强、功率效率高、成本低、带宽低等特点,能够支持大规模物联网部署。NB-IoT则以其工业级技术规格、开放标准、市场支持广泛、安全易用等优势,被认为是运营商、设备制造商和终端用户的务实选择。相较于LoRa和Sigfox等竞品技术,NB-IoT在覆盖范围、数据吞吐能力、电源管理、成本效益等方面表现更为出色,更易整合到传统蜂窝技术生态系统中,为物联网的发展提供强大支撑。
NB-IoT技术作为一种新兴的物联网通信技术,具有低功耗、大容量、低成本、广覆盖等优势,尤其适合低速率、高延时的物联网场景。NB-IoT技术可应用于智能抄表、智能停车、车辆跟踪、物流监控、智慧农林牧渔业等领域。NB-IoT产业链已形成完整布局,华为、高通等企业积极参与,运营商正积极部署NB-IoT网络。全球物联网市场规模持续增长,NB-IoT连接数预计将快速增长,具有巨大的市场潜力。
安富利 (NYSE: AVT) 作为全球领先的技术分销商,在香港举办的“智慧城市与物联网”峰会上展示了物联网技术如何构建智慧城市。安富利亚太区总裁傅锦祥强调了物联网生态系统的复杂性,包括多个流程和众多参与者。安富利的集成生态系统通过连接各方,帮助应对物联网的复杂性,并提供全面的解决方案和服务,如传感器设计、基础设施和网关解决方案、连接选项、云平台等。此外,安富利还支持LPWAN市场上的LoRa、NB-IoT和Sigfox等技术,与行业领先企业合作,为系统集成提供增值方法。随着亚太地区城市化进程的推进,安富利致力于为物联网创新者提供端到端解决方案,推动物联网发展战略,并持续投资于设计能力、技术知识和创新。
传输层是负责将上层数据分段并提供端到端的、可靠的或不可靠的传输的层次。主要协议有TCP和UDP。TCP是面向连接的协议,提供可靠的数据传输服务,采用三次握手和四次挥手建立和释放连接,并具有拥塞控制和流量控制机制。UDP是无连接协议,不能保证可靠的数据交付,但具有低延迟的特点,适用于对实时性要求较高的应用。应用层为操作系统或网络应用程序提供访问网络服务的接口,主要协议包括FTP、Telnet、DNS、SMTP、POP3和HTTP等,为不同类型的网络服务提供支持。
LoRaWAN作为一种低功耗广域网技术,在全球范围内迅速发展。数据显示,截至2018年5月,全球有约100个国家部署了LoRaWAN网络,我国已搭建或改造一千家以上LoRaWAN网络。LoRaWAN技术具有电池寿命长、长距离覆盖和低成本等优点,已在智慧城市、智慧家居、智慧农业等领域得到广泛应用。阿里巴巴物联网平台积极推广LoRaWAN技术,通过部署LoRaWAN网络实现了城市管理和物流园区管理的智能化。
NB-IoT作为5G技术的窄带部分,在国内获得了高度关注。华为和高通是NB-IoT芯片领域的两大主要玩家,他们的路线有区别。华为在NB-IoT芯片研发方面投入巨大,推出了业内第一款正式商用的NB-IoT芯片。高通则采取多模多频的方式,兼容NB-IoT和eMTC,推出了支持多种模式的物联网芯片。双模芯片能够满足更多的物联网应用,而单模NB-IoT芯片在成本和功耗方面具有优势。在NB-IoT落地的初期,成本和功耗还不够理想的情况下,单模NB-IoT芯片具有优势。物联网、智慧城市的大市场难以出现一家芯片公司通吃的现象,只是在新技术落地中占据优势的厂商,更容易获得主导权。
低功耗广域网(LPWAN)技术在物联网中扮演着重要角色,其中eMTC作为一种增强型机器类型通信技术,专为物联网应用而优化。eMTC具备大连接、低功耗、低成本和广覆盖等四大基本特性,以及高速率、移动性、可定位、支持语音、网络复用等优势。尽管在某些方面eMTC不及NB-IoT,但其在北美地区和海外有较高的渗透率,尤其在物联网应用中发挥着重要作用。
SD-WAN是一种使用软件定义的广域网技术,可以提高网络的智能和灵活性。它通过商品宽带链路连接站点,集中管理配置和访问策略,无需手动管理每个设备。数字化转型推动了对敏捷、灵活、成本效益高的IT解决方案的需求,而SD-WAN正满足了这些需求。与传统的WAN相比,SD-WAN降低了连接成本,提高了云应用程序的性能,增强了多链路弹性和敏捷性,并优化了资源使用。此外,新的企业级SD-WAN解决方案能够集中管理1500多个站点,确保网络的可扩展性和安全性。SD-WAN使得企业能够轻松地连接和保护员工,提供所需的数据和应用程序,同时不牺牲安全性。
蜂窝网络是一种广域无线通信技术,通过基站和移动设备提供覆盖广泛的移动通信服务,支持各种无线技术如GSM、CDMA、LTE等。与之相对的是无线局域网(WLAN),即Wi-Fi,主要用于覆盖较小的区域如家庭和办公室。蜂窝网络机型支持移动蜂窝网络连接,具有移动通信、上网、导航、实时信息更新和紧急安全保障等功能,为人们日常生活和工作提供了便利。蜂窝网络和移动数据密切相关,蜂窝网络提供通信能力,移动数据则在此基础上实现互联网连接和数据传输。
随着城市化的推进,智能计量技术日益受到重视。LoRa技术作为一种低功耗、远距离的扩频调制技术,为智能城市提供了有效的解决方案。通过LoRa设备和LoRaWAN协议,公用事业公司能够实现远程数据收集,优化运营,提高效率。LoRa技术的远距离、低功耗、开放标准等特点使其成为智能计量的首选方案。LoRa设备已经在全球范围内得到广泛应用,促进了智能城市的发展。