物联网通信技术标准趋势-Halow 和NB-IOT也许是最好的选择

IOT市场及通信技术趋势分析Halow和NB-IOT将是IOT领域最好的选择物联网是一场新的革命•李彦宏说“移动互联网时代结束”，是指该领域再难出“独角兽”，即便保守点，“移”也不再是大未来；•而周鸿祎认为，人工智能并没有算法突破，眼前的进步不过是沾了大数据和云计算的光。传统产业不可能再造淘宝、支付宝来构建大数据，因此根本希望正是在物联网。•物联网能产出行业专属的大数据，再配以云计算和开源的人工智能算法，传统产业由此才能插上智能科技的新翅膀。•2106年日本软银出资320亿美元收购英国芯片设计公司ARM，收购较市场收盘价溢价43%。软银CEO孙正义在2017年2月28日的世界移动大会演讲中指出：电脑的智商会在30年内超过人脑（奇点到来），而IoT（物联网）设备会普遍接入网络，把世人连接起来。单单ARM一家公司，未来20年就要出货1万亿块物联网（IoT）芯片。物联网的市场空间有多大？•美国市场研究公司Gartner预测，到2020年，全球物联网设备将达260亿台，市场规模将达1.9万亿美元；•麦肯锡的预测更惊人，到2025年，市场规模将达11.1万亿美元（相当于60万亿人民币）。•物联网设备的数量远远大于手机的数量。•物联网中人与设备的数量比将大于1：1000行业巨头布局“物联网”英特尔：2014年发布爱迪生(Edison）可穿戴及物联网设备的微型系统级芯片，2015年推出居里(Curie)芯片，集成了低功耗蓝牙通信能和运动传感器；谷歌：提出ProjectIoT物联网计划，2015年发布Brillo物联网底层操作系统，该系统源于Android，支持ARM、X86、MIPS架构的智能硬件；思科：2016年斥资14亿美元收购Jasper全部股权，完善物联网生态体系；软银：拟320亿美元收购芯片专利授权巨头ARM，卡位物联网芯片端；华为：推动NB-IoT标准制定；先后发布物联网操作系统LiteOS、NB-IoT端到解决方案，提出“1+2+1”战略，努力构建OceanConnect生态圈；百度：2015年发布百度IoT，与ARM、MTK、TI、科通芯城等联合推动物网发展；阿里巴巴：2016年发布物联网整体战略，集合旗下阿里云、阿里智能、YunOS，联合打造面向物联网时代的服务平台；2014年还联合庆科发布物联网操作系统MICO；腾讯：2014年推出“QQ物联智能硬件开放平台”，将QQ账号体系及关链、QQ消息通道等核心能力提供给可穿戴设备、智能家居、智能车载、传统硬件等领域合作伙伴，实现用户与设备及设备与设备之间的互联互通互动；中国移动：成立物联网公司、车联网公司，搭建物联网专网、提供专号、建设物联网设备接入管理平台和物联网应用开发平台，大力推动物联网业务展。芯片是物联网的“大脑”•芯片是物联网的“大脑”，低功耗、高可靠性的半导体芯片是物联网几乎所有环节都必不可少的关键部件之一。•依据芯片功能的不同，物联网产业中所需芯片既包括集成在传感器、无线模组中，实现特定功能的芯片，也包括嵌入在终端设备中，提供“大脑”功能的系统芯片——嵌入式微处理器，一般是MCU/SoC形式。物联网通信技术是前沿科技的基础人工智能云计算大数据物联网移动互联无线通信是物联网接入网络的关键1.常见的局域网技术有WiFi、蓝牙、ZigBee等，以及刚刚兴起的Halow、BLE等；2.常见的广域网技术主要有工作于授权频段的2/3/4G、NB-IoT和非授权频段的LoRa、SigFox、等技术，不同的通信对应、不同的通信模组。NB-IoT、LoRa、SigFox属于低功耗广域网（LPWA）技术，具有覆盖广、成本低功耗小等特点，是专门针对物联网的应用场景开发的。什么是Halow？•低功率、长距离Wi-Fi新技术•低功率Wi-Fi®解决方案在业界积聚了强进势头，在此背景下，Wi-FiAlliance®推出采用IEEE802.11ah技术的Wi-FiHalow™。Wi-FiHaLow在低于1GHz的频带上运行，从而使Wi-FiCERTIFIED™产品能够在更长的距离上以更低的功率实现互联。Wi-FiHaLow将在智能家居、互联汽车和数字医疗保健以及工业、零售、农业和智能城市环境中，用来实现各种新型节能应用。•Wi-FiHaLow将Wi-Fi扩展到了900MHz频段，从而可用来实现传感器、可穿戴设备等应用所必需的低功率互联。Wi-FiHaLow的传送距离几乎是目前Wi-Fi的一倍，不仅能更远地传送信号，而且能在富有挑战性的环境中提供更加可靠的连接。所谓富有挑战性的环境，即存在墙壁或其他障碍物的环境，在这种环境中，能否更容易地穿透墙壁或其他障碍物是重要考虑因素。Wi-FiHaLow将广泛采用已有Wi-Fi协议，并具备很多优势，包括多厂商互操作性、强大的政府级安全性以及易于配置，而这些优势也是消费者期望今天的Wi-Fi提供的。什么是NB-IoT？•基于蜂窝的窄带物联网（NarrowBandInternetofThings,NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。•NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。物联网架构示意图Things物联网Cloud云端Gateways通信网关ShortRangeConnectivity短距离连接(WIFI)LongRangeConnectivity长距离连接Cellular蜂窝网络Satellite卫星Fiber,DSL光纤LocalNetworks地方网络ChooseBestAvailableLink选择最佳链接途径HaLow市场需要高性能、低功耗的产品Halow与蓝牙、Zigbee、传统wifi的对比不同技术适用的场景LP-WANMANLP-LANLP-PANSMARTHOMESMARTWorldSmartHealthto10mto1000mto10kmHaLow802.11ahLTEAdvancedNB-IOTBTLE802.11a/b/g/n/acZigbee,ThreadLoRa,SigFox2G/3G/4G,LTE距离NB-IoT的产业圈正在逐步形成NB-IoT的四大优势专门定位：“低频、小包、时延不敏感”物联网应用广覆盖20dB增益•窄带功率谱密度提升•重传次数•编码增益低功耗10年电池寿命•简化协议、功耗降低•功放效率高•发射/接收时间短大连接50K连接数/扇区•频谱效率高•小包数据发送•终端极低激活率低成本1$芯片目标成本•简化射频硬件•简化协议降低成本•减小基带复杂度Halow产业圈上游芯片厂商刚刚开始芯片模块应用产品运营服务？×××公司×××公司Halow的优势“场景固定、速度快、高可靠性、高安全性”的物联网应用首选连接技术广覆盖900MHz频段工作•更好的穿墙性能•增加覆盖范围•距离1000-2000m低功耗10年电池寿命•功耗降低•信号更强更大拓展8000连接数•基于IP架构•支持设备间互联•支持云连接•热点接入更多终端低成本1$芯片目标成本•优化射频硬件•更小芯片面积•降低成本•减小复杂度兼容性好802.11协议族•标准经过长期验证•支持可靠连接•网络结构简明•带宽1M-32MHalow和NB-IOT将是IOT领域最好的选择OpenStandard--IOTaccess/servicecontract,SIMcardandfeeBuiltonCellularinfrastructurewithoptiontouseexistingnetworkMassive50,000+devicesOpenStandard--free/Hotspotaccess,WiFiSecurityBuiltonWiFiinfrastructurerequiresnewnetworkdeploymentLarge8000+SupporteddevicesLowestPowerformediumrange,GoodpenetrationforpowerusedTargetModemDevicesunder$5.00LowPowerforlongestrange,GoodpenetrationforpowerusedTargetModemDevicesunder$5.00PLUS“cellularplan”LTECatM1&NB-IOTHaLowLP-LANvsLP-WANAllowssetupofcompletelyproprietarynetworksAllowsaccesstoalargepre-existingnetwork共享单车NB-IoT是最佳解决方案•低功耗，保证电池可以长期使用•广覆盖，任何有手机基站的位置•低成本，高性价比才能广泛应用•大连接，每个基站管理海量设备例如智能家居Halow是最佳解决方案•低功耗，不插电设备可以多年使用•可靠性，wifi标准经过长期验证，可靠稳定•安全性，公认的安全加密机制，防止黑客入侵•大数量，每个网络可以接入8000个以上设备•广覆盖，信号穿透效果好，轻松覆盖千米范围例如ARM、英特尔、高通、联发科、飞思卡尔、德州仪器、意法半导体、华为海思、展讯、全志科技、北斗星通博世、意法半导体、德州仪器、霍尼韦尔、飞思卡尔、英飞凌、飞利浦、楼氏电子、汉威电子、歌尔股份、高德红外、耐威科技、华工科技、远望谷Telit、SierraWireless、华为、中兴通讯、环旭电子、移远通信、芯讯通、中移物联网公司、上海庆科、利尔达、博鹏发，天线厂商信维通、硕贝德，北斗星通谷歌、微软、苹果、亚马逊、华为、阿里、腾讯、京东中国电信、中国联通中国移动IOT领域的玩家智能电网“802.11ah是极好的最后一公里工业物联网的通信方式案。HomeAreaNetwork(HAN)HaLowPRIME,G3-PLCHANorNeighborhoodHaLowNeighborhood/MetroHaLow,PRIME,G3-PLCWANAccessPoint-AP•工厂全覆盖•每个支持8000+设备•容易在网络中添加新的传感器•STA设备可以是电池供电的–10年的生活智能工厂HaLow智能城市•LPWAN和LPLAN方案相结合，提供最佳的全面的解决方案•HaLow连接密集的传感器集线器直接到无线蜂窝网络•NB-IoT渗透使无线传感器被放置到建筑物•交通和停车解决方案可以结合HaLow和NB-IoT来降低成本，网络争用，并提高安全性•联合解决方案支持长距离覆盖一公里以上到一百公里•这两个标准支持大型网络•设备可以电池供电-10年左右智能建筑智能电网STATIONS–STA:EdgeSensorsandDevicesAccessPoints-APHaLow:数据采集和信息管理ProcessorSubsystem处理器SensorSubsystem感应器CommunicationsModule通讯模块802.11n,ac,ahCLOUDInternetFlashStorageTemperatureTimerHumidityPressureAlarmsMotionCompassProductTagSecurityACCESSPOINTRouterCableModemBackhaulNetworkIOTDeviceDataAnalysisandResponse数据分析及下达指令CloudStorageInternetProcessorSubsystem处理器SensorSubsystem感应器CommunicationsModule通讯模块IOTDeviceNB-IOT:数据采集和信息管理CloudStorageDataMiningandAnalysi