工業物聯網、物聯網採用率持續上揚

作者 : John Walko,EE Times歐洲特約記者

工業物聯網(IIoT)以及更直接服務消費者的物聯網(IoT)在歷經艱難的開局之後,目前導入應用的步伐正持續加快中…

工業物聯網(Industrial Internet of Things;IIoT)以及更直接服務消費者的物聯網(IoT)在歷經艱難的開局(尤其是在歐洲)之後,目前導入應用的步伐正持續加快中。因此,儘管一路走來路途坎坷,但其前景如今看起來更加光明。

著重於為IIoT和IoT網路設計並製造極其特殊超低功耗網路晶片、晶片組和模組的公司,以及若干行動網路營運商如今對於其未來前景變得更加樂觀。

而且,也許最重要的是,眾多廣泛不同領域的大型企業組織,如公用事業、農業、物流、遠端醫療和運輸等,正從試用和驗證各種現行可用的IIoT網路,進展到開始投入這些網路的實際建置。

根據行動和衛星通訊網路營運商Inmarsat最近發表的報告指出,「自從新冠肺炎(COVID-19)疫情爆發後,採用該技術的企業組織在成熟度上展現迅速的提升。」

今年年初,Inmarsat對各個產業領域的450家「全球」公司進行了調查,顯示有77%的公司至少部署了一項IoT或IIoT專案,其中有超過40%的公司在過去12個月內達到了目標。其餘23%的公司雖然尚未部署任何專案,但表示此類網路屬於其技術發展路藍圖,或表示已開始進行試驗了。

「雖然我們的調查結果顯示IIoT/IoT帶動全球供應鏈提升了效率、永續性和安全性,但企業組織在一些領域上還需要改善。」Inmarsat企業營運部總裁Mike Carter評論,「隨著全世界的生產和供應鏈日益數位化且密切相連關,連線能力、資料管理、技術短缺、安全威脅以及投資程度仍存在挑戰。」

今年初讓很多人備感驚訝的是,Inmarsat宣佈將針對海事、航空和政府部門推出IoT連線的全球窄頻網路(NB-IoT)。這項名為Elera的計劃將於明年推出,並用於針對各種地面和衛星用途部署L頻帶頻譜。

在此消息之後,該衛星營運商緊接著計畫將現有的地球同步衛星與低軌道衛星和地面5G網路結合,以提供名為Orchestra的整合性產品。

除了過去18個月在中國大規模推出的蜂巢式NB-IoT (Cellular NB-IoT),分析師也越來越看好持續致力於造就重大影響的IIoT和IoT網路。

Satyajit Sinha,IoT Analytics首席分析師

例如,總部位於德國漢堡的IoT Analytics認為,儘管受到COVID-19的影響以及由於供應鏈問題而造成的全球晶片短缺,今年IoT裝置的數量仍然將增加9%,達到123億個連網的主動端點,並預計到2025年前可能會有超過270億個IoT連網裝置。

但在接受《EE Times Europe》的獨家專訪時,IoT Analytics首席分析師Satyajit Sinha表示:「連網的IoT裝置數量實際上略低於我們年中對2020年117億個連線的預測,相對的實際數字為113億。我們現在預測到2025年前將有271億個連線裝置,該數字略低為我們稍早預測的309億個。」

Sinha指出削弱成長曲線的兩個「關鍵」因素,「COVID-19疫情對需求和供應都造成影響,甚至在關鍵時期的供應都停擺了,而供應鏈和原料的取得也不完整。因此在去年上半年,預算被凍結了。需求在2020年下半年恢復,但是供應卻經常中斷。因此,許多IoT和IIoT計劃被暫停緩,或者在某些情況下被取消了。而且,某些地區的其它供應鏈問題仍在持續中。」

2020年全球Cellular IoT模組市場下滑8%,僅中國市場出現成長。(資料來源:IoT Analytics)

其次是晶片短缺的問題。Sinha表示,「最初,我們認為這是疫情對於供應鏈衝擊而附帶產生的結果。而今這已經是其自身的問題了,也就是供應能力無法滿足全球的需求。」

「這首先影響了汽車產業,然後迅速擴展到包括IoT在內的其它領域。」他並警告說:「2021年的這種晶片短缺情況預計將再延長兩年,然後才能另外獲得足夠的產能。」

至於在晶片供應商方面,Sinha指出,「目前全球有五家廠商主導Cellular IoT晶片市場,高通(Qualcomm)順勢處於領先地位,其他分別是聯發科技(MediaTek)、海思半導體(HiSilicon)、英特爾(Intel)和紫光展訊銳(Unisoc)。2020年,這五家廠商佔據全球Cellular IoT晶片組出貨量的93%。」

該領域的其它重要參與業者還包括輝達(Nvidia)、Sequans、Nordic Semiconductor、芯科科技(Silicon Labs)、Altair Microchip以及Dialog Semiconductor。

的確,除了IoT和無線業務,Silicon Labs已逐漸拋售其他無關的業務部門,並於9月推出了一系列用於IoT應用的sub-1-GH SoC,該SoC結合遠距射頻(Long-range RF)、能源效率及認證的Arm PSA Level 3級安全性。

同樣熱衷參與的廠商還包括提供RF晶片的Qorvo、提供微控制器(MCU)的恩智浦半導體(NXP Semiconductors),以及提供一系列SoC的Skyworks。

無論是2G、3G、4G、LTE-M、5G或NB-IoT,每個使用Cellula連線的IoT和IIoT裝置都需要這些晶片組。但應該注意的是,晶片和晶片組可以直接嵌入裝置的印刷電路板(PCB)或是裝置的IoT模組中。IoT Analytics的研究著重於後者的應用:即嵌入於IoT模組的Cellula IoT晶片組。

領先的模組供應商包括Quectel、廣和通電子(Fibocom Wireless)、Sierra Wireless、Sequans、Thales和Telit等。

從連網的角度而言,如5G、Wi-Fi 6/6E以及LPWA等最新技術標準正驅動這一市場,而IoT Analytics認為衛星IoT是一個可能會對其預測後期產生重大影響的變牌。

Sinha指出,該產業的有趣發展之一在於中國的情況和全球其它地區的情況之間存在著巨大的差距。在中國以外,LTE-Cat 1的滲透率明顯強過NB-IoT。他估計LTE-Cat 1 (4G的子集)佔中國以外市場幾乎四分之一(23%),但在中國僅佔12%。

LTE-Cat 1則是幾年前從北美崛起,當時它成為首選的替代方案,因為這些網路正逐漸被行動營運商淘汰中。Sinha表示,從2G/3G到LTE-Cat 1的大規模轉移是從2018年開始,並「在2020年期間的年成長(YoY)達到40%。」他並補充說,尤其高通的晶片組MDM9207-1是至今這一大幅成長的最大受益者。同時,紫光展銳的8910DM在同一時期成長得更快,並帶動更新的LTE-Cat 1bis細分市場發展,這一市場目前佔有所有LTE-Cat 1出貨量的23%。

Cat 1bis是以第三代合作夥伴計劃(3GPP)的第13版(Release 13)標準為基礎,其特點是單一天線,因此經過最佳化而適用於低功耗的應用。最初的LTE-Cat 1是由第8版(Release 8)定義,而且需要兩支接收天線。

Sinha指出了該產業的另一個重要趨勢。在去年上半年,使用免授權LPWA的連網裝置,例如遠程(LoRa)和Sigfox等,佔全球53%的LPWA連網,而授權的LPWA,如NB-IoT和LTE機器型態通訊(LTE-M)等則佔47%。他表示,一年後在同一個時期,授權的LPWA以54%的佔有率領先,而免授權的部份則佔全球約46%的LPWA連網裝置。

以上內容透露了一個關鍵原因:NB-IoT於2021年上半年期間在中國的巨幅成長。如此的結果是,作為單一技術的NB-IoT以44%的市場佔有率領先於LPWA市場,而LoRa已下滑至第二位,佔全球連網裝置的37%。

至於就特定產業而言,上升曲線最陡峭的產業包括交通運輸、汽車和物流業;這三部份加總起來約佔全球30%的蜂巢式IoT和IIoT晶片組市場需求。Sinha 表示,在這些細分市場中,不是傳統的車載資通訊(telematics)應用,而是資產追蹤計劃一直在帶動市場發展,年成長約22% (2020/21)。他表示,汽車對5G的採用也在迅速地發展。

在這種普遍樂觀的前景中,值得注意的重要因素之一在於,雖然5G的日益普及正在創造新的IIoT和IoT商機,但不如預期的是,它也阻礙了該產業的發展潛能,因為行動營運商過度宣傳其於頻段覆蓋率方面的能力。

Jeremy Gosteau,Sequans IoT產品行銷部總監

法國公司Sequans IoT產品行銷部總監Jeremy Gosteau也強調這一觀點。該公司的營運遍及美國、日本和歐洲,多年來一直著重於蜂巢式IoT和IIoT領域的晶片,最近還加入了模組業務。

Gosteau指出,主要的問題之一在於中國以外大多數地區的營運商低估以及也許誇大了NB-IoT。「該問題的一個主要方面,特別在歐洲,是營運商才剛開始認真地淘汰其2G和3G網路」他告訴《EE Times Europe》,並補充說美國也許超前歐洲兩年,但是二者仍然落後許多其它市場。「遺憾的是,情況就是如此。但是歐洲終於呈現健康的成長,而且NB-IoT的障礙肯定會越來越少。」

他補充說道,另一個關鍵的問題一直是,而且也持續在於「產品蜂巢式和非蜂巢式[低功耗]寬頻版本的嚴重分割。」問題的一部份似乎在於5G在(LTE-M和NB-IoT) Release 13之後太快出現,意味著營運商在各不同地區不是部署了其中一種版本,就是部署了另一種版本。

Gosteau強調,成本也是主要的絆腳石。由於版本分割之故,因此個別晶片需要更高的價格,如此一來進展必然放緩,而不是僅單一選擇就能達到巨大產量。

擺脫此一兩難困境的方法之一在於,如何在相同的模組中將結合並提供不同版本(如LTE-M、LTE-Cat 1和NB-IoT等)的模組商業化,藉此「將成本降低至每單元10美元以下。」

Gosteau表示,這意味著大規模的IoT可能成為現實,但並不會很快實現。此外,他透露道,營運商之間關於NB-IoT漫遊困難的問題或多或少得到了解決,因此大幅地提升了通話時間的經濟性。

他指出,全球電信業者沃達豐(Vodafone)也在積極推動消費者和企業採用IoT和IIoT。Gosteau說:「他們正在談論一筆關於數百萬NB-IoT單元的重大交易,這可說是該產業在中國以外的最大合約。」

如果這項消息屬實,而且成功實現的話,對於整個產業而言可能是一個巨大優勢,可望開啟一個在兩年前根本不可能發生的重大趨勢。其它業者也會隨之效仿,顯示所涉及的相關技術已臻成熟。

(參考原文:Adoption picks up for IIoT, IoT,by John Walko)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2022年6月號雜誌

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