物联网持续快速发展，所触及的领域也愈来愈广泛。但是整个物联网的概念，技术都方兴未艾，商业模式和未来前景都还有待探索。当物联网真正的改变我们的生活的时候，未来的物联网会是什么样子，我们需要怎样的通信和连接技术帮我们实现物联网的智能生活，还有待我们去探索！
“物联网虽然在改变我们的生活，但是很多可能性都没有被发掘出来。” 高通产品市场高级总监沈磊先生在最近一次媒体分享活动中表示，活动中，沈磊先生还分享了高通作为一家从无线通信技术研发到提供完整通信技术解决方案的公司，是如何看到物联网连接技术这一问题的。
高通产品市场高级总监沈磊先生
技术的转移——从手机到物联网
高通作为一家芯片公司，从1985年成立至今，其远景就是成为一家“高质量通信 (Quality Communication)”的公司，而在我们的印象之中，高通也是以通信技术和智能手机芯片见长，并一直处于领先地位的。
“高通成立30多年来，始终聚焦着人与人的连接。从早期的模拟通信，到数字通信，从功能手机到智能手机，高通一直致力于推动整个行业的变革和演进。” 沈磊先生在谈到高通的历史时表示。
高通的历史也体现了高通未来的发展方向，不忘初心就是对高通最好的诠释。从成立至现在，高通的愿景就是连接万物。“我们希望充分利用连接、计算和其他技术，让大家的生活更加享受、更有效率，使整个的生活方式发生一个本质的变化。”
在高通看来，催生未来物联网发展的主要使连接和计算两大技术。“连接，就是连接各个物体，实现物体间的通话，以及物体与网络的连接，这些连接技术包括短距、中距和广域的连接技术。技术方面，我们看到，尤其是在手机当中，包括了很多CPU、GPU以及传感器等，这些都是手机中的计算技术，这些技术在未来都有可能被转移应用到物联网中去。”
为什么手机中的技术在未来能够应用到物联网应用中呢？在沈磊先生看来，这将会是未来的一大趋势。
我们看到，在过去一段时间里，手机一直是推动技术进步和产品变革的一个主要驱动力。这主要是基于以下几点原因。首先，手机行业的规模非常大，每年的出货量都在10亿部以上；其次，围绕智能手机形成的神态系统非常大，世界领先的产品厂商和技术厂商几乎都参与到了手机生态系统中来，正是因为如此，手机上的技术才能够在如此短的时间内取得飞速的进步。
现在，我们能够看到的一个趋势就是，手机对于性能、功耗、面积以及成本的要求越来越高，尤其是在体积方面，智能手机的厚度越来越小，越来越轻薄。这就要求手机厂商在设计的时候尽可能的压缩手机内的芯片布局。但是手机内的芯片，尤其是通信芯片，4G、GPS、FM、Wi-Fi、蓝牙等等这些功能都必须包括，这是非常难的事情，也是目前手机厂商和芯片厂商面对的最大挑战。
物联网市场对于通信芯片的要求则不一样。物联网，万物互联，就是将除人之外的所有物体通过网络连接起来，使得每个物体更加智能，更加聪明的为人们服务。
“物联网存在的复杂的环境使得我们无法只通过一个技术，一个网络，一个系统来提供所有的服务。” 沈磊先生表示，“万物互联是非常多样化的，所需要的技术也是灵活多变的，需要根据所需的情况提供通信和计算能力。”
在过去的30年里，高通见证了手机行业的大发展，也积攒了大量的连接和计算能力。最近几年，随着物联网的崛起和快速，高通预见了物联网对于计算和连接的需求，也积极的投身到这一行业中去，并取得了极大的发展。据沈磊先生介绍，截至到目前，高通的物联网芯片出货量已经达到了10亿片。
物联网必备——移动蜂窝技术
据第三方数据显示，预计到2025年，全球物联网设备联网数量将会达到50个。这些设备都需要联网和计算能力，其中涉及到的芯片数量将会是非常恐怖的，也是非常具有市场前景的。
但是，应当注意到是，巨大的市场前景背后，对于技术多样性的要求也是异常严苛的。
以连接技术为例，“短距离的连接，可以使用蓝牙，NFC等连接方式；如果是在局域网中，则可以用到ZigBee、Wi-Fi等技术；而涉及到广域网络连接，就需要蜂窝网络技术。” 沈磊先生表示，“大家最熟悉的2G、3G、4G、未来的5G技术，采用的都是蜂窝网络技术，它是广域覆盖、全球范围内最成熟、部署最广泛的技术。”
经过多年的发展，蜂窝通讯技术从2G、3G、4G到未来的5G，覆盖范围非常广泛，几乎人类所能涉足的地方都覆盖了移动蜂窝网络。当物联网设备接入蜂窝网络之后，不需要重新部署，就可以实现始终在线，非常可靠的网络连接条件。
“最重要的有点是，蜂窝网络这个行业从业者非常众多，已经形成了相对完善的生态系统。无论是基础设施厂商，还是遍布全球的手机终端厂商，还是芯片领域的厂商，都有非常多的参与者。从产品的开发、验证到生产、上市都已经形成了庞大的产业链，这也正是蜂窝技术成为最为可靠、最为完善、最为可用的技术的原因。”
举几个简单的例子来说，比如智能城市中，路灯、交通管理、智能泊车，都可以用蜂窝技术进行管理；移动健康，可穿戴设备，例如在锻炼的时候查看心率；远程的看护，照顾老年人和小朋友的身体；各种公共事业，水电煤气表等；还有很多工业领域的案例，比如油气管线，油田的控制，这些现在都是靠人去支持，靠一些模拟的或者其他的方式，在效率、能力等各方面都是有限的，这些也完全可以用蜂窝技术进行管理。
蜂窝技术发展至今，从2G的GSM、GPRS、EDGE到3G的WCDMA、EV-DO到4G LTE、4G+、载波聚合等等标准，已经发展了很多年，但是这并不意味着蜂窝技术就可以直接使用到物联网。
“因为传统的蜂窝技术是针对人与人通信的，与物与物的通信并不相同，物联网在通信技术芯片方面对于体积、成本和功耗的要求与手机并不相同。” 沈磊先生在谈到物联网所需要的蜂窝技术时表示。
NB-IoT和eMTC是物联网的基石
为了满足物联网的需求，2016年6月，全球标准化组织3GPP组织制定了两个新的蜂窝技术标准，依旧属于4G无线通讯的范畴。这两个技术叫做Cat-M1 (eMTC)和Cat-NB1 (NB-IoT)。
据介绍，这两个标准的主要任务是降低系统复杂度、降低系统成本、提高系统的续航时间，去掉不需要的部分，比如高数据率、高移动性、超强传输能力。根据物联网的要求度身定制，达到提升电池寿命、降低成本、提升小区内部署总量的要求。
那这两种技术是如何实现4G调制解调器的海量部署、规模经济和超长生命周期的呢？主要方法是降低复杂度。
首先就要放弃掉原来LTE对数据速率的追求，因为绝大部分物联网的应用并不需要超高的数据率。“绝大部分物联网应用在1Mbps或者几百kbps、几十kbps就够用了，所以可以放弃高速数据速率，提供可用速率就可以了。” 沈磊先生解释道。
其次，降低系统复杂度的关键因素就是移动性。Cat-M1 (eMTC)和Cat-NB1 (NB-IoT) 这两种技术的移动性比LTE要低，Cat-M1保留了相当一部分移动性，Cat-NB1则是完全没有移动性。
另外一点不同就是部署的密度。由于物联网是物与物的连接，其数量远远超过目前手机的数量，要使得所有物体都实现联网功能，所部署的节点数量也是手机时代不可比拟的。
最后，这两种技术相比原来传统LTE穿透性明显提高。“原因也很简单。比如停车位的智能模块，既要传数据还要有传感器，而这个设计可能需要放在地下三层的停车位的水泥地以下，所需要的穿墙的能力和手机相比也有明显提高。”
“这两个新的技术为了适应物联网的需求，在一定程度上放弃了高数据速率，得到了续航时间、电池寿命和装机的数量提升。”
全世界有很多运营商都在投入开发Cat-NB1和Cat-M1。现在市场还没有真正发展起来，还处于尝试商业模式的阶段，服务也没被创造出来。另外，这两个技术非常新，它的能力还需要在未来各种应用服务中验证。
不过根据最新的消息显示，2017年3月31日，Verizon推出了首个全国性的4G LTE Category M1（Cat-M1网络），该网络将覆盖240万平方英里。据此，Verizon将成为全球首个也是唯一一个Cat-M1网络供应商，该网络的覆盖范围和安全性将能够为客户提供更加便捷的物联网接入方案。
据了解，Verizon的Cat-M1网络是建立在虚拟的云环境基础上的，这一云环境能够使得客户能够更加快速和便捷的在全国范围内部署和推广物联网解决方案，旨在能够更加经济的部署全新的物联网解决方案，降低开发人员和企业的成本。
目前，全球的主流运营商已经确认会部署Cat-M1，基本可以看到北美、欧洲、日本、澳大利亚都在部署。中国的运营商也在进行Cat-M1测试。
那么这两种技术，最后能够被广泛普及的是哪一种呢？在高通看来这并不是一个选择题，因为这两个技术各有优势。
Cat-M1技术，它强调的是移动性和较高的数据速率，但其在网络覆盖和功耗上逊于Cat-NB1。Cat-NB1技术，该技术在网络覆盖、功耗、部署灵活性，以及成本优化方面相较Cat-M1表现更好。“Cat-M1和Cat-NB1两种技术优势有所不同，因此客户在选择应用服务或者网络部署时，只能根据相关技术优势进行选择，如需要非常精准预测未来3年、5年或15年之后所部署的服务和采用的技术，对于客户来说是很难做到的。” 沈磊先生在谈到如何选择这两种技术时表示。
为了使得蜂窝技术在物联网领域更广泛的被使用，同时此次这两种技术的双模芯片或许是未来最优的选择，高通也一直致力于促进全球多模、多频的模块设计。
高通在芯片和模块努力为模块客户催生这样的愿景：通过一个模块支持所有的模式，支持Cat-M1和Cat-NB1。高通刚刚推出的为Cat-M1和Cat-NB1定制的多模多频的芯片称为MDM9206，其优势在于支持Cat-M1和Cat-NB1两种模式。
“值得肯定的是，物联网是一个巨大的市场，，需要广泛的连接技术，尤其是蜂窝技术。” 沈磊先生认为，“一切都刚刚起步，很多应用和服务都没有被发明出来，未来将会更多的技术被应用到物联网中。NB-IoT和eMTC作为未来物联网必备的连接技术，我们应当未雨绸缪，才能够更好的应对市场的不确定性！”
今天是《半导体行业观察》为您分享的2017年第94期内容，欢迎关注。
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