廣域物聯網晶元可否撬動萬億級手機市場？
藉助廣域物聯網晶元，無網路通訊技術能夠讓手機在3000米內不依賴蜂窩網路、Wi-Fi、藍牙等傳統通信方式的條件下，實現設備間點對點的文字、語音傳輸和語音通話。同時還支持多設備組成小範圍區域網，並通過手機中繼拓展通信範圍，只要處於信號搜索範圍，即可實現區域網通信
文︱楊豐林
低功耗廣域物聯網（非蜂窩類型）是指通信距離遠、節點多、功耗低等應用場景，所應用的通信技術包括LoRa、Sigfox、Chirp-IOT、ZETA等，通常工作在非授權的頻段，且以自組網應用為主；而手機則工作在基於運營商蜂窩網路的專用頻段，兩者素來井水不犯河水，為何低功耗廣域物聯網晶元開始打手機的主意，並覬覦運營商的生意？其實，世界是發展的，通信產品日新月異，各種創新的技術不斷融合到不同的場景中以滿足用戶不同的體驗感要求。低功耗廣域物聯網晶元試水手機應用還得從某手機廠商的一項創新嘗試說起。
一、無網路通信技術
早在2019年，某手機廠商在MWC上召開發布會，展示了全新的「無網路通信技術」，無網路通訊技術能夠在3000米內不依賴蜂窩網路、Wi-Fi、藍牙等傳統通信方式的條件下，實現設備間點對點的文字、語音傳輸和語音通話。同時還支持多設備組成小範圍區域網，並通過手機中繼拓展通信範圍，只要處於信號搜索範圍，即可實現區域網通信。主要特性如下：
無網路通信系統所瞄準的是應急通信、高干擾高負載等極端通信條件下的數據交換，以及在一些信號比較差或者LTE負載過大的地區，比如大型體育賽事、演唱會、展會等場景的應用體驗。
無網路通信系統的協議完全定製化，可以實現低電量下可以維持70個小時的文字通訊續航，以及支持持續信道監聽，在被其他設備發現後可以發送關機前記錄的最後GPS位置，讓用戶在野外手機關機、失聯等極端環境下，依然能夠被搜尋。
二、應用場景
某廠商對該技術應用場景如此介紹：當你在人潮洶湧的演唱會現場和朋友走散，或者坐飛機到國外落地後發現沒有買當地卡，無法與同行人聯繫，這項功能都可以派上用場。
實際上，該項創新技術應用場景應包括眾多方面：
蜂窩網路無法覆蓋區域：比如在國外、旅遊景區、無蜂窩網路區域，使用「無網路通信技術」可以實現同類型手機之間的文字及語音（包）的信息交換。
密集通信場合：比如演出、比賽等通信高度密集場合，手機通常無法與基站之間建立聯繫，通過「無網路通信技術」可與周邊同類型手機建立可信連接。
應急通信場合：比如在礦山、井下、石油、化工等特殊場所，建立專用的應急通信基站，利用「無網路通信技術」的遠距離通信特點進行應急救援。
低成本對講機：充分利用「無網路通信技術」遠距離傳輸特點，用現有手機代替傳統的對講機，節省設備成本，提高手機的利用效率。設想如果手機就可滿足對講需求，誰還願意別一個大磚頭在腰間呢？
安全保密通信：在一些需要安全保密通信的區域，比如野外戰場、反恐、保密聯絡等場景，可以關閉傳統的蜂窩通信，切斷與外界公網聯繫，使用手機的「無網路通信技術」方式進行點對點或群組通信，確保安全。
據介紹，該手機廠商定製了一款晶元來實現上述通信場景，根據現在所了解的信息，其應該是一款工作在Sub-1GHz非授權頻段的低功耗廣域物聯網晶元。
雖然這項技術要真正實現商用會面臨著信息監管等環節的審批問題，可能也未必容易落實。但這背後的遠距離通信技術卻在這兩年進入了諸多通訊和互聯網大廠的視線，成為大廠們接下來跑馬圈地的重要領域之一。
目前包含該項技術的手機產品尚未大規模推向市場，相關的手機廠商對此也是高度保密，但將最新的技術創新應用到手機場景這一趨勢在不斷湧現，隨著開發工作的不斷推進、客戶端體驗感的不斷提升及商業模式的不斷清晰，相信不久將來會給消費者全新的感受。
三、市場前景
上圖是IDC給出的智能手機市場出貨預測，從圖可以得出：
全球智能手機市場出貨總量在2019年已經達到14億部，但年增長率不足3%，增長嚴重乏力。
手機市場同質化競爭非常嚴重，各大品牌手機廠商都在挖掘新的亮點，以求增加消費端的體驗感及帶動銷售出貨。
因為疫情影響，2020年第一季度主流品牌商出貨量均有30%～40%下降，圖中尚未考慮疫情影響。
據了解，目前基於某國內公司低功耗廣域物聯網晶元所搭建的手機「無網路通信系統」，所增加的硬體成本可以控制在人民幣10元以內，如此算來，手機端引入此類創新的通信方式所增加的成本主要體現在研發投入層面，特別是協議層及應用層的軟體開發。
同時，手機廠商的算盤還遠遠不止這些，據筆者與某手機廠商人員交流，在應用層面，市場人員的思維已經拓展到物聯網層面：既然非蜂窩低功耗廣域網晶元能夠實現遠距離、大容量、低功耗的連接，可否以此建立物聯網應用平台呢？比如，在某些應用場景下，使用集成了「無網路通信技術」的手機，便可以很方便與眾多物聯網底層設備進行通信，比如電子桌牌系統，手機本身就變成一個低成本的網關。手機（網關）收集好底層設備的信息後，利用已有的其他聯網通信方式傳送到後台雲端，如此，在搭建低功耗廣域物聯網系統時，便節省了一個比較昂貴的網關投入，更進一步強化了手機作為平台的作用。
四、應用挑戰
一項創新技術推廣使用總歸不是一帆風順的，雖然相關的低功耗廣域網晶元已經成熟，但在手機領域的應用目前還在試水中，在實踐中遇到問題主要有以下幾個方面：
1）產業生態
一項技術能否像3GPP產業一樣大規模商業使用，與其是否有成熟的產業生態密不可分。當前，在非蜂窩類型低功耗廣域物聯網應用領域，缺乏統一的標準化協議，雖然有個別廠商建立以自身私有協議為基礎的產業聯盟，但底層技術的不公開，且產業鏈頂端（晶元）由外商壟斷導致參與者受限；在監管層面，也必然會考慮到國內產業鏈安全而出台相關的管控措施。
由於產業生態的不成熟，且缺乏類似藍牙聯盟（SIG）的公開性組織來推動建立一個具有廣泛兼容性的產業生態，因此，客觀上該類型技術在手機領域推廣時候會受到一定影響。
2） 頻譜資源
大部分非蜂窩的低功耗廣域物聯網設備均屬於工作在1GHz以下頻率的微功率器件，2019年11月28號工信部發布52號文，對微功率設備應用在政策上進行明確要求：
●不可大規模組網；
●任意時刻僅限單信道發射；
●連續發射時間小於1秒；
●發射前先偵聽；
●絕對發射功率小於50mw；
●最大帶寬小於500KHz；
這些措施在客觀上會對非蜂窩低功耗廣域物聯網技術在手機領域使用造成一定影響。
3） 通信監管
所謂「無網路通信」也即無監管通信，客觀上講監管機構對此較為忌諱，如果使用不當，會造成類似偽基站類型的產業困境，同時還存在通信安全問題。如何克服上述問題，並將「無網路通信技術」制式納入有序通信範疇，需要廣大從業者進行思考。比如，是否可以將其納入應急通信類別？
4） 利益格局
由於「無網路通信」所進行的語音及文字業務完全不需要傳統通信運營商網路，這必將動了運營商的利益，強行推動會導致通信運營商的抵制，如何將運營商的利益與通信便利性有效結合起來，將運營商的利益納入其中，這是一個在推廣過程中必然會遇到的商業模式問題。
五、總結
非蜂窩低功耗廣域物聯網晶元應用於手機生態是一次大膽創新的嘗試，在手機產業鏈日益同質化競爭的今天，作為一項創新的技術，其差異化價值具有可以想像的商業利益。但是創新的道路不會一帆風順，期望無網路通信技術能夠儘早落地並能夠提升用戶體驗感。
鳴謝：本文作者楊豐林博士（上海磐啟微電子有限公司副總經理），如需轉載或者採用本文的內容，需獲得原作者的許可。
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