5G正在加快部署,加之LoRa與NB-IoT等低功耗廣域網鋪開應用,全球物聯網連接量激增,從智能汽車、智能家居到企業資產管理設備再到工業設備,廣泛的連接推動信息科技由移動互聯邁向萬物互聯。根據調研機構IDC最新報告顯示,2020年全球物聯網連接規模達到300億,以及到2024年全球物聯網的連接量將接近650億。

物聯網技術在2020年疫情防控中的全力出擊、智慧生活中的大放異彩、成為新基建中的核心要素,在給大眾帶來希望和活力的同時,正在將之前從未連接過的“物”連接起來,將給人們新的數據認知,進而轉變成前所未有的變革。以物聯網技術、人工智能、大數據為代表的新一輪科技發展已來到一個新周期的起點,從人與人的連接到物與物的連接、從物質生產要素到數據要素、從現實世界到數字孿生,數字世界已全面到來,物聯網革命蓄勢待發。

根據Strategy Analytics 最新報告稱,2020年5G 僅占IoT連接比例的不到1%,但到 2030 年將上升到全部連接的40%。5G正在加快部署,加之LoRa與NB-IoT等低功耗廣域網鋪開應用,全球物聯網連接量激增,從智能汽車、智能家居到企業資產管理設備再到工業設備,廣泛的連接推動信息科技由移動互聯邁向萬物互聯。根據調研機構IDC最新報告顯示,2020年全球物聯網連接規模達到300億,以及到2024年全球物聯網的連接量將接近650億。在2020世界物聯網大會上,組委會主席、科技部原秘書長石定寰在做主題報告時對目前全球物聯網產值估值15萬億美元,其年平均增長率接近23%,他預計2021年以后這一增速有望達到30%,到2025年,全球物聯網產值將達到30萬億美元的體量。

與此同時,得益于人工智能的促進,以及全球數字化、智能化創新的驅動,各界面向物聯網的支出穩健增長。值得一提的是,我國是全球物聯網支出最大市場,來自IDC最新報告預測,到2024年我國物聯網市場支出將達到約3000億美元,未來5年的復合增長率將達到13%,這個支出超越美國成為全球第一大物聯網市場。

物聯網廣泛應用落地,給物聯網產業注入源源不斷的活力蓬勃生長。早在2018年我國物聯網產業規模就突破萬億大關,我國作為全球最具創新新活力以及體量最大的市場,各界對物聯網等新技術需求強勁,儼然已成為全球重要的物聯網市場。

物聯網技術應用已廣泛深入各行各業和人們的生活,不僅在考驗傳統系統的承受能力,還將決定不同行業大大小小公司的命運。我們期待一個更加清晰透明的物聯網未來藍圖,以下整理的物聯技術構成將為讀者提供一個智能和連接無處不在的物聯生活科技圖譜。

傳感器

物聯網走入人們生活的步伐,一點都離不開小小的傳感器。如今,不管是智能最前沿——智能制造、智慧城市、智慧醫療等,還是智能設備和大數據分析,再龐大的智能系統,都要從傳感器的感測開始。傳感器由傳感元件、信號調理電路、控制器(或處理器)組成,具有數據采集、轉換、分析甚至決策功能。在電子和電氣設備中,傳感器用來獲取外界原始的物理信號,包括聲音、圖像、溫度、濕度、壓力和光信號等,并將這些物理信號轉換為電信號,典型形式是電壓和電流。傳感器的發展已經進入提高精度、降低功耗和體積、實現較易組網從而擴大傳感器應用范圍的階段。傳統的物理和化學傳感器只是獲取外界信號,并不具備計算和處理能力。隨著制造工藝技術、尺寸和成本需求的提高,基于微機電系統(MEMS)工藝的傳感器越來越流行。

如今,傳感技術的發展趨勢主要集中在:集成化、小型化和低功耗。在集成化方面,除了橫向多傳感器的集成,還有越來越多的傳感器企業開始做縱向集成:實現完整系統的構建,甚至可能擴展到用軟件進行更完整的數據處理,乃至云和AI技術。

MCU

MCU(微控制器單元)是物聯網的核心,如果沒有MCU的發展未必會有物聯網今天的成功。在各種任務中,MCU往往是各種互連設備的中央處理元件。如今,大量微控制器已進入物聯網應用的三個領域——智能家居和城市、智慧工業、智能萬物,每一種應用都有處理和安全需求。現今的MCU都是系統級芯片(SoC),在單個芯片上集成了多種功能模塊和接口,包括存儲器、I/O端口、時鐘、A/D轉換、PWM等,以及SPI、I2C、ISP等數據傳輸接口。按照位數來劃分,MCU可分為4位、8位、16位、32位和64位,現在32位MCU已經成為主流,在過去由8/16位MCU主導的應用和市場中,32位MCU已經基本完成替代。

在物聯網推動下,各種電池供電設備的巨大需求使業界對微控制器和其他系統級器件的能源效率要求不斷提高。所以降低功耗成為一個無法避開的技術話題,眾多廠商已開始在低功耗MCU的賽道上競逐,開發人員也不斷在功耗和性能之間進行權衡。

連接和通信技術

如果將“鐵公基”包含的公路、鐵路、軌道交通看做是站點之間網絡的話,那5G、藍牙、Wi-Fi、LPWAN等就是連接物聯網設備,互相傳輸數據的通道。全球移動通信系統協會(GSMA)統計數據顯示,2010-2020年全球物聯網設備市場高速增長,復合增長率達19%。2020年全球物聯網設備連接數量高達126億個。據GSMA預測,2025年全球物聯網設備(包括蜂窩及非蜂窩)聯網數量將達到約246億個。通信技術中的窄帶物聯網(NB-IoT)、長期演進機器類型連接(LTE-M 和 LTE-MTC)以及增強型機器類型通信(eMTC)是目前流行的技術。這些技術的優勢在于,它們利用現有用于語音和高帶寬通信的蜂窩發射塔。不過,只需要不定期報告和控制的設備并不需要高帶寬,而且由于許多設備都采用電池驅動,因此需要這些技術標準支持更低的功耗和更低的帶寬標準。其他未利用現有蜂窩網絡且必須重建基礎設施的技術包括Sigfox、LoRa/LoRaWAN等。

廣域網和短距離通信技術的應用也推動著更多的傳感器設備將數百億物體接入到數字世界中。物聯網將依托下一代更先進的連接技術:一方面,物聯網連接成本、功耗和尺寸將大大降低,通過無感部署進行低成本物聯應用;另一方面,物聯基礎設施提供的連接不只是信息媒介,還將具有智能端側信號處理和壓縮能力,進而構建物理世界與數字世界連接的神經中樞,開啟萬物感知,萬物互聯,萬物智能的時代。未來,物聯基礎設施將通過無處不在的信號覆蓋,提供環保且可隨便拋棄的低成本終端,提供更下沉、真正連接萬物的智能數據采集和分析服務。

低功耗智能傳感器、創新的連接技術和令人驚艷的用例的出現讓物聯網火爆起來。將來更多的無線設備接入網絡,物聯網設備數量暴漲既是機遇也是挑戰,成功的物聯網解決方案要求行業同時提供創新的傳感器和連接技術。