随着人工智能、云计算等技术的广泛应用,以及传感器、模组、芯片等技术发展成熟,设备的连接成本降低,物联网在各垂直行业的渗透程度加深,互联网科技企业、通信企业、IT服务企业、传统行业中的龙头企业等纷纷布局物联网业务。据GSMA公布的数据,自2010年至2019年,全球物联网设备数量的年复合增长率达22%,2019年设备连接数量达120亿。报告预测,到2025年物联网设备连接量将达246亿。

这其中,物联网通信技术在传输速率、带宽容量等方面的技术革新为海量设备的联网奠定基础。按照网络传输介质,物联网通信可以分为有线传输和无线传输,有线传输包括以太网、串口通信(RS232、RS485)等,虽然稳定性和可靠性强,但应用空间受限。目前市场主要关注的是无线通信技术,根据应用场景对传输距离的要求,可分为三类。

第一类是近地通信。如 NFC、RFID 等,主要针对数厘米范围内短时间数据交互的应用场景,例如刷卡、门禁等;

第二类是局域网连接。如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等,主要针对室内范围长时间数据交互的应用场景,例如智能家居、智能穿戴等;

第二类是广域网连接,也是本篇讨论的重点。包括各类蜂窝网络技术(2/3/4/5G,以及非授权频段的广域网技术NB-IoT/eMTC),以及授权频段的广域网技术LoRa、Sigfox。主要针对较大范围长时间数据交互的应用场景,例如智能抄表、环境监测、车联网等。

早期物联网是基于无线局域网(WLAN)技术的物联网,由于功耗高传送距离短,一直没有得到较大发展。直到以 NB-IoT、LoRa 为代表的 LPWAN(低宽带、低功耗、远距离、大连接广域网)技术崛起,才真正支撑起物联网在垂直行业的大规模应用渗透。目前已然覆盖全球超60%的物联网设备(GSMA提供数据)。NB-IoT部分终端最长待机时间可以达到10年之久,但是以牺牲速率换来了更低的功耗为代价。

对于需求中低速率的物联网应用场景,往往客户根据成本选择相应的2G/3G/4G 网络,但随着2G/3G的逐步退市以及4G LTE Cat.1商用成熟,后者将以兼顾性能(下行最高10Mbps,上行速率最高5Mbps)、功耗、成本(比Cat 4成本低近30%)、全面网络覆盖等优势,逐渐填补中低速率领域的通信连接市场。

除此之外,目前市面上出现一种集成多运营商4G网络的通信芯片卡,例如中琛物联“双子芯智能卡”。自动搭载移动、联通、电信三家运营商的4G网络,自动检测当前网络信号强弱并选择最优网络提供稳定的通信连接服务。特别适用于车联网、智慧医疗等需要稳定、高速通信连接的应用场景。

对于高速率低时延的物联网应用场景,当前主要由4G Cat.4 和Cat.6支持,未来5G将承担起大带宽、超高速率、超低时延的应用场景。同时,WiFi 6(局域网,满足对小区域、高宽带的要求)也是物联网的重点发展技术。

因此,现阶段以NB-IoT为代表的低速率通信技术、LTE-Cat1兼顾性能与中低速率通信技术,以及Cat.4、5G等为代表高速率低时延通信技术,构成了物联网全速率通信连接技术体系。加之三网融合通信技术为通信连接提供稳定性保障,共同支撑我国物联网产业大规模应用落地,支撑更多产业向数字化、网络化、智能化升级发展。