物聯網是通信網和互聯網的拓展應用和網絡延伸，它利用感知技術與智能裝置對物理世界進行感知識別，通過網絡傳輸互聯，進行計算、處理和知識挖掘，實現人與物、物與物信息交互和無縫鏈接，達到對物理世界實時控制、精確管理和科學決策目的。
物聯網網絡架構由感知層、網絡層、平臺層和應用層組成。如下圖所示。
感知層實現對物理世界的智能感知識別、信息采集處理和自動控制，并通過通信模塊將物理實體連接到網絡層和應用層。
網絡層主要實現信息的傳遞、路由和控制，包括延伸網、接入網和核心網，網絡層可依托公眾電信網和互聯網，也可以依托行業專用通信網絡。
平臺層包括軟件、全棧性能管理、開發者工具、分析工具、傳感器分布網絡、網絡連接、信息安全、開源平臺。
應用層包括應用基礎設施/中間件和各種物聯網應用。應用基礎設施/中間件為物聯網應用提供信息處理、計算等通用基礎服務設施、能力及資源調用接口，以此為基礎實現物聯網在眾多領域的各種應用。
全球物聯網行業處于爆發起點。自“智慧地球”提出以來，物聯網的概念在全球范圍內迅速被認可，并成為新一輪科技革命與產業變革的核心驅動力。物聯網是新一代信息技術自主創新突破的重點方向，蘊含著巨大的創新空間，涉及芯片、通信模塊、傳感器、近距離傳輸、海量數據處理以及綜合集成、應用等多個領域。
物聯網連接數將實現爆發式增長。根據愛立信數據，截至 2017年 10月底共有 75億聯網手機終端，進入增速放緩階段，移動互聯網市場日趨飽和，CAGR僅為 3%。而另一方面的物聯網逐漸成為全球經濟增長和科技發展的新熱點，其中局域網連接保持 CAGR 18%的增長，廣域網（包括蜂窩和 LPWA）產業鏈成熟激發連接爆發，CAGR達到 26%。可以預見，未來 5年物聯網連接數將 3倍于移動互聯網，帶來連接、應用、數據等多重價值。全球物聯網設備連接數量預測如下圖。
資料來源：愛立信
物聯網將成為超萬億規模的巨大市場。根據 IDC的預測，預計到 2020年，全球物聯網市場規模將從 2014年的 6558億美元增至 1.7萬億美元（CAGR17%）。Gartner與 Machina Research分別判斷物聯網市場規模會達到 1.9萬億美元和 1.2萬億美元。參考以上等機構的邏輯和預測，可以看出在未來物聯網將成為超萬億規模的巨大市場。各大機構對全球物聯網未來發展的預測如下表。
物聯網發展處于產業生態的關鍵布局期，來自政府層面的支持、產業巨頭的布局以及支撐性技術的發展均在共同驅動物聯網爆發：
①各國政府政策有力支持
政府層面，各國高度重視物聯網新一輪發展帶來的產業機遇，美國、歐盟等發達國家和地區在戰略設計、產業生態組織、政策環境建設、大規模應用示范方面大力推進。
物聯網技術的普及應用可以有效提高各方面的生產力，例如工業生產效率、社會協作水平、個人消費體驗等，物聯網作為互聯網之后新的產業競爭制高點、生態構建和產業布局已在全球加速展開，在各國政府的大力推動下物聯網正迅
速轉化為現實生產力。
②互聯網產業巨頭不斷布局
產業層面，產業巨頭紛紛制定物聯網發展戰略，并通過并購、合作等方式快速進行重點行業和產業鏈關鍵環節的布局，爭奪物聯網未來發展的戰略導向，提升對整個產業的把控能力。全球知名企業均從不同環節布局物聯網，產業大規模發展的條件正快速形成，未來幾年將成為物聯網產業生態發展的關鍵時期。
各大科技巨頭不斷推動在物聯網業務的布局，紛紛通過外延并購或者內生研發的模式進入物聯網行業，完善平臺、應用、系統等。
③技術發展持續推動
技術層面，物聯網產業的支撐性技術落地迅速：以 NB-IoT為代表的 LPWA技術已經在多地開始部署；高速率低延時的 5G技術也不斷被各大運營商加速試驗，各方均共識預計在 2019-2020年實現商用。
i.NB-IoT在多地開始部署
與傳統 2/3/4G蜂窩通信模式相比，NB-IoT自身具備的低功耗、廣覆蓋、低成本、大容量等優勢，使其可以廣泛應用于多種垂直行業，如遠程抄表、資產跟蹤、智能停車、智慧農業等。同時由于 NB-IoT構建于蜂窩網絡，只消耗大約 180KHz的帶寬，可直接部署于 GSM網絡、UMTS網絡或 LTE網絡，以降低部署成本、實現平滑升級。
全球運營商均在積極推動 LPWA網絡的建設。截止 2017年底，全球已商用的 NB-IoT網絡已達到 30張，預計 2018年將達到 100張。
LPWA連接數從 2016年快速增長，根據華為的預測，預計 2019年超過傳統蜂窩連接數（2/3/4G）。隨著 NB-IoT的商用會進一步引導產業鏈公司加大投入，成為一個行業發展的強力催化劑。目前高通、華為等企業均已具備了 NB-IoT芯片的量產能力，芯片及模組的放量供貨將支撐海量的連接終端，作為入口帶動行業相關應用領域的快速增長，整個行業處于爆發起點。
ii.5G商用已提上日程
高通與產業調研公司 IHS共同發布了白皮書《5G經濟：5G技術將如何影響全球》中認為，到 2035年，5G將在全球創造 12.3萬億美元經濟產出，相當于 2016年美國全年的消費者支出，并超過了中、日、德、英、法的消費支出之和。
萬物互聯的場景下，機器類通信、大規模通信、關鍵性任務的通信對網絡的速率、穩定性、時延等提出更高的要求，包括自動駕駛、AR、VR、觸覺互 聯網等新應用對 5G的需求十分迫切。
全球主要國家和地區已陸續出臺 5G商用時間表，基本計劃于 2020年左右實現 5G商用。而 5G作為萬物互聯的承載基礎，將直接拉動下游十萬億級產業規模。5G高速率、高可靠、低時延的特點將滿足車聯網、工業物聯網等場景需求。
工信部披露的信息顯示，中國物聯網產業規模從 2009年的 1,700億元發展到了 2016年的 9,300億元，年復合增長率達 27.48%，遠高于全球整體 17%的增長率。預計到 2020年，我國具有國際競爭力的物聯網產業體系基本形成，包含感知制造、網絡傳輸、智能信息服務在內的總體產業規模突破 1.5萬億元，智能信息服務的比重大幅提升。物聯網技術研發水平和創新能力顯著提高，適應產業發展的標準體系初步形成，物聯網規模應用不斷拓展，物聯網體系基本成型。中國物聯網總體產業規模如下圖所示：
根據 GSMA和中國信息通信研究院共同預測，中國目前已是全球最大的M2M市場，2020年中國蜂窩連接數有望達到 3.36億，年復合增長率約為 29%，而 LPWA技術將另外提供 7.3億連接，使得全市場連接總數達到 10億。
中國已在環渤海、長三角、泛珠三角以及中西部四大區域進行物聯網集聚，發展的產業布局，在多地建立國家級物聯網產業基地和產業園區。根據 IDC的預測，中國將會是 2018年在物聯網總支出最高的國家，將達到 2,090億美元，主要受到來自制造、公用事業以及政府的推動。
①國家政策積極推動
物聯網的快速發展，首先得益于國務院、國家部委先后多次出臺相關的政策為發展指明了方向。除了國家層面大力支持，各地方也在不斷加強物聯網行業的政策支持力度，無錫、重慶、杭州、福建等國家級物聯網產業基地相繼落地，北京、上海等地的物聯網產業園區也在積極建設。目前，環渤海、長三角、泛珠三角和中西部地區的多個省份、城市都出臺了相關的政策，促進本地區物聯網行業的發展。
根據工信部要求，到 2020年，我國具有國際競爭力的物聯網產業體系應基本形成，包含感知制造、網絡傳輸、智能信息服務在內的總體產業規模突破 1.5萬億元，智能信息服務的比重大幅提升。推進物聯網感知設施規劃布局，公眾網絡物聯網連接數突破 17億。
同時要求加快推進移動物聯網部署，構建 NB-IoT網絡基礎設施。到 2017年末，實現 NB-IoT網絡覆蓋直轄市、省會城市等主要城市，基站規模達到 40萬個；到 2020年，NB-IoT網絡實現全國普遍覆蓋，面向室內、交通路網、地下管網等應用場景實現深度覆蓋，基站規模達到 150萬個。
通知還要求，推廣 NB-IoT在細分領域的應用，逐步形成規模應用體系，2017年實現基于 NB-IoT的連接超過 2000萬，2020年總連接數超過 6億。業內普遍認為，隨著移動物聯網基礎設施的不斷完善，我國物聯網、車聯網等產業將得到快速發展，并能進一步帶動智能硬件、信息服務等產業的持續增長
②三大運營商大力推廣
國內三大運營商在物聯網領域早有布局，均把物聯網作為重點。中國移動于 2012年 9月在重慶成立了中移物聯網有限公司，以分公司的方式進行市場化經營。中國電信物聯網分公司也于 2014年 3月份在江蘇無錫新區成立。中國聯通 2009年成立物聯網研究院，并于 2018年 3月成立中國聯通物聯網公司。
隨著 NB-IoT標準的凍結，中國電信、中國移動、中國聯通三大運營商紛紛積極投入，布局下一代物聯網絡。
物聯網被國務院列為我國重點規劃的戰略性新興產業之一，國家“十三五”規劃提出進一步支持物聯網發展。在國家政策帶動下，我國物聯網領域在技術標準研究、應用示范和推進、產業培育和發展等領域取得了十足的進步。
隨著物聯網應用示范項目的大力開展、國家戰略的推進，從“中國制造 2025”到“互聯網+”，都離不開物聯網的支撐，我國物聯網市場的需求不斷被激發，物聯網產業呈現出蓬勃生機。物聯網產業未來呈現以下 5大發展趨勢：
（1）物聯網發展已進入快車道，成為社會發展重要動力。物聯網是未來通信服務市場的核心增量用戶群。物聯網市場快速增長，中國是全球增速最快國家；
（2）市場格局日趨聚合，生態競爭成為主流；
（3）LPWA發展迅猛，對近距通信技術替代明顯；
（4）各方布局產業生態，平臺成為爭奪焦點。其中包括通信運營商、IT服務
企業、互聯網巨頭、行業軟件企業、創業公司；
（5）人工智能再度熱起，加快人物平等對話進程，包括自動駕駛、智能交互、認知計算等。
產業鏈概述
蜂窩通信模塊行業的上游主要為基帶芯片、無線射頻芯片、存儲芯片、電阻電容電感以及 PCB板等原材料生產行業。蜂窩通信模塊對應的下游應用領域眾多，這些領域受到政府政策的大力支持，具有良好的市場前景。產業鏈結構如下圖。
隨著物聯網技術的不斷發展和應用范圍的拓展，市場對于蜂窩通信模塊的需求將不斷增加。
全球蜂窩通信模塊市場規模分析
物聯網蜂窩通信模塊行業是物聯網中率先形成完整產業鏈和內在驅動力的應用市場。隨著蜂窩通信技術的迅猛發展，蜂窩通訊模塊市場前景廣闊。根據Techno SystemsResearch統計數據，2017年的全球物聯網蜂窩通信模塊出貨量
為 161.8百萬片，到 2020年將增長到 313.2百萬片。2015-2022年全球蜂窩通信模塊市場規模預測詳細信息如下圖所示。
從細分市場連接數量劃分，2015年末交通運輸行業占比最大，占連接總數量的 34.3%，其次為遠程控制和智能抄表；到 2022年，隨著 5G的全面應用，遠程控制的連接數將來到第一，占據 40.3%的連接數，其次為交通運輸和只能抄表，占比分別為 32.5%和 11.8%。2015-2022年全球細分市場蜂窩通信模塊市場規模預測如下圖。
全球主要區域物聯網蜂窩通信模塊市場規模分析
按全球主要區域分析，中國、北美和歐洲市場是蜂窩通信模塊需求最大的三個區域。自 2015年起，中國取代北美成為需求量最大的單體市場。2015-2022年全球主要區域物聯網蜂窩通訊模塊市場規模及預測如下圖。
在中國，蜂窩通信模塊的市場需求主要表現在智能水表、移動支付和智慧安防領域。隨著車載市場和智慧醫療需求的增加，交通運輸市場在未來幾年將會爆發。
可以看出，在國家政策的驅動下，LTE目前是中國移動通信技術領域主流的發展方向，尤其是自 2015年開始，3G已經快速向 LTE轉變。2016年，LTE Cat.1運用于智能水表行業，2017年，NB-IOT產品及服務已經大范圍落地。在北美市場，蜂窩通信模塊的市場應用主要體現在車載、車隊管理、公共安全以及移動支付領域。保險公司通過車隊管理服務的滲透，使得蜂窩通信模塊在該領域的應用領先于其他國家。
AT&T已經于 2017年 1月 1日終止 2G網絡，并且持續推動蜂窩通信技術由 3G向 LTE轉換。AT&T計劃于 2017年實現Cat.M落地并于 2018年實現 NB-IoT的全面布局。
在歐洲市場，通信模塊主要市場集中在車載應用以及智能電表行業。隨著2017年 e-Call立法的實施，通信模塊在車載應用市場的需求得到了質的提升。
2017年后，LTE系列產品以及 NB-IoT系列產品被廣泛應用于各個領域。值得注意的是，在歐洲市場，未被授權的 LPWA通信技術例如 SigFox和 LoRa比其他區域更受歡迎。
在日本市場，蜂窩通信模塊在智能電表以及車隊管理領域市場滲透率很高。為籌備奧林匹克運動會的舉辦，日本加大公共基礎設施建設投資，尤其是2015-2016年間在公共安全以及智慧城市領域的投資促使蜂窩通信模塊的市場需求大規模增加。
全球市場當前發展現狀及未來發展趨勢
現在，物聯網蜂窩通信模塊出貨量主要以 2/3/4G為主。隨著物聯網技術向低功耗廣域物聯網（LPWA）及 5G遷移，其中的 LPWA成為了增長最快的領域。據 Techno Systems Research研究預測，2015-2022年 LPWA產品市場規模的復合增長率將達到 59.87%。
主要發展趨勢還體現為：從地理上來看，亞太地區是增長最為迅速的，主要是受到中國制造的提振；運輸業務是最大和最為重要的增長點，驅動力主要來自車聯網的快速發展；政府在智能水電氣熱網的推動可帶動該產業的發展；而工業控制預計要到 2019年 5G技術商用之后才會起到強勁推動作用。
當今時代，全球新一輪科技革命和產業變革正在孕育興起，信息通信技術以前所未有的速度轉化為現實生產力，深刻改變著全球經濟格局、利益格局、安全格局。物聯網蜂窩通信模塊行業作為信息通信技術的典型代表，在全球范圍內呈現加速發展的態勢。不同行業和不同類型應用的普及和逐漸成熟推動物聯網的發展進入萬物互聯的新時代，可穿戴設備、智能家電、自動駕駛汽車、智能機器人等，數以百億計的新設備將接入網絡，預計到 2020年全球聯網設備數量將達到 260億個，物聯網市場規模達到 1.9萬億美元，促進生產生活和社會管理方式不斷向智能化、精細化、網絡化方向轉變。
中國蜂窩通信模塊市場總體規模分析
根據 Techno Systems Research的統計數據，2016年底，中國蜂窩通信模塊市場出貨量達到 34.5百萬片。基于 LTE技術逐步成為蜂窩通信的主流。
2013-2020年中國蜂窩通信模塊市場規模及預測如圖。
來自 Techno Systems Research數據顯示，在蜂窩通信模塊市場的細分行中，交通運輸和移動支付行業的需求是主要推動因素，同時，蜂窩通信模塊還廣泛應用于智能抄表、公共安全等領域。2013-2020年份中國細分市場蜂窩通信模塊市場規模預測如下圖。
物聯網的大力發展，以及移動通信網絡的逐步完善，讓遠距離通信成為物聯網產業中的一個重要技術領域。從手機和移動寬帶延伸而來的蜂窩通信模塊得到了企業的大力重視與推廣，并廣泛應用到了短距離通信(WiFi、藍牙、ZigBee)所難以覆蓋到的移動支付、電力、車載、安防監控等新興領域。ABI Research的統計數據表明，未來三年，物聯網應用的觸角將會全面延伸，車載運輸、智能計量、無線支付、安防監控、遠程監測與控制將成為蜂窩通信模塊出貨量較大的五個領域。
物聯網設備的無線網絡連接方式有廣域和局域兩種。
廣域網連接方式
在廣域連接方面，更多是借助電信運營商提供的蜂窩網絡連接，如 2G、3G、4G等，在交通、物流、工業、能源等各行業終端被廣泛采用。低功耗廣域物聯網技術是近年國際上一種革命性的物聯網接入技術，具有遠距離、低功耗、低運維成本等特點，LPWA真正實現了大區域物聯網低成本全覆蓋，包括授權頻段的 NB-IoT、eMTC，以及非授權頻段的 LoRa、SigFox等。
根據網絡傳輸速率以及實時性的不同要求，可以將無線傳輸技術分為高速、率、中速率和低速率。高速率主要使用 3G、4G技術，如監控攝像頭、車載導航等，要求數據的實時傳輸；中速率主要使用 GPRS技術，如車輛追蹤等，對大量數據的傳輸要求不高；低速率有著豐富多樣的應用場景，占據全部物聯網
連接數的 60%。
2G技術包括 GSM/GPRS，GPRS利用 GSM網絡中未使用的 TDMA信道，提供中速的數據傳遞。GPRS突破了 GSM網只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應的功能實體和對現有的基站系統進行部分改造來實現分組交換，改造的投入較低，用戶數據速率較快，使得數據的連接和傳輸更加便捷。
3G技術是支持高速數據傳輸的蜂窩移動通訊技術。3G服務能夠同時傳送聲音（通話）及數據信息（電子郵件、即時通信等）。3G的代表特征是提供高速數據業務，速率能達幾百 kbps以上。3G規范是由 ITU所制定的 IMT-2000規范的發展結果。目前 3G存在四種標準：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA和 WiMAX。
4G技術可稱為寬帶接入和分布網絡，它包括寬帶無線固定接入、寬帶無線局域網、移動寬帶系統和交互式廣播網絡。比 3G技術擁有更多功能，4G技術可以在不同的固定、無線平臺和跨越不同的頻帶的網絡中提供無線服務，可以在任何地方用寬帶接入互聯網（包括衛星通信和平流層通信），能夠提供定位定時、數據采集、遠程控制等綜合功能。此外，第四代移動通信系統是集成多功能的寬帶移動通信系統，是寬帶接入 IP系統。
5G技術是 4G部署后移動電信標準的下一個階段。5G將利用并擴展以往面向移動技術的研發與資本投入，推動移動技術成為一個普及、低時延和適應性的平臺，能夠滿足未來的使用需求。5G關鍵能力比以前幾代移動通信更加豐富，用戶體驗速率、連接數密度、端到端時延、峰值速率和移動性等都將成為 5G的關鍵性能指標。
LPWA技術，可被分為授權頻段的廣域網技術及非授權頻段的廣域網技術兩類，低功耗廣域網絡專為低帶寬、低功耗、遠距離、大量連接的物聯網應用而設計。不同的 LPWA技術在接入網絡、部署方式、技術特點、功耗性能及服務模式上都有所差異。授權頻段的廣域網技術包括核心標準協議被 3GPP通過的 NB-IoT以及由 LTE技術演進而來的 eMTC；非授權頻段廣域網技術包括SigFox、LoRa等。
局域連接方式
局域連接方式主要為 WiFi、藍牙、Zigbee等，這是智能家居、穿戴設備、智能硬件等終端采用的流行網絡技術。
蜂窩通信技術逐漸成為物聯網通信傳輸的主要載體
蜂窩通信網絡具有覆蓋范圍廣的特點，且較少受到天氣、地形、設備間物理距離等因素的限制，契合了物聯網“無處不在”的發展目標，逐漸成為物聯網的重要載體。
近年來我國蜂窩通信技術和移動網絡建設獲得了長足發展，全球規模最大的蜂窩通信網絡已基本建成，3G和 4G應用技術已經比較成熟，具有網絡頻譜寬、覆蓋范圍廣、信號質量好、傳輸速率高、兼容性平滑的特點，且較少受到天氣、地形等外部因素干擾，相比于有線通信來說，蜂窩通信更加適合物聯網對數據傳輸的要求，因此將成為物聯網數據傳輸的主要載體。
4G平臺快速增長
工信部數據顯示，截至 2017年 12月底，我國 4G用戶總量達到 10.06億。2017年，三大運營商著力完善 4G網絡覆蓋深度，全年凈增移動通信基站 59.3萬個，總數達 619萬個，是 2012年的 3倍，其中 4G基站凈增 65.2萬個，總數達到 328萬個。目前，4G平臺快速增長，特別是在車載運輸和無線支付領域的不斷普及應用，2G平臺由于技術成熟，基礎設施完善，在智慧能源、無線支付、智慧安防等行業領域仍廣泛應用，但占網絡比重下降明顯。
低功耗廣域網技術商用，5G與物聯網垂直行業應用深度融合
低功耗廣域網技術商業化應用步伐加快，物聯網正經歷從硬件等基礎設備向軟件平臺和垂直行業應用升級。NB-IoT是物聯網領域的新興技術，因能支持低功耗設備在廣域網的蜂窩數據連接，也被叫作低功耗廣域網。 MachinaResearch咨詢報告顯示，現在大量的物與物連接，是通過藍牙、wifi等短距通訊技術承載的，真正承載在蜂窩網絡上物與物的連接只占到連接總數的 6%。這意味著，NB-IoT進入商業化運營，瓶頸的突破可能帶動相關產業快速增長。
根據 2017世界移動大會相關數據，2020年中國 5G將實現商業化推廣，2025年中國 5G用戶數量有望達到億級規模。中國移動正在加快推動 5G發展。2017年中國移動在已在多個試點城市開展 5G系統外場試驗，2018年開始規模試驗，到 2019年實現預商用，到 2020年實現規模商用。網絡運營商將加強聯合攻關和創新，進一步強化 5G等關鍵技術研究和標準引領工作，打造一批可落地、可推廣的 5G跨行業創新應用。目前蜂窩通信技術發展正處于新一輪技術與產業變革的時期，一方面傳統的蜂窩通信應用模塊正在發生巨大變革，電信設備的通用化、小型化、虛擬化、分布化成為未來發展主流，給傳統電信技術帶來巨大沖擊;另一方面 5G通信體系架構也面臨著潛在的革命性改變，未來 5到 10年蜂窩通信技術勢必進入一個更加快速發展的時期。
無線支付、智慧能源、智慧城市等新興市場崛起
物聯網的大力發展，以及蜂窩通信網絡的逐步完善，讓遠距離通信成為物聯網產業中的一個重要技術領域。從手機和移動寬帶延伸而來的蜂窩通信模塊得到了企業的大力重視與推廣，并廣泛應用到了短距離通信（WiFi、藍牙、ZigBee）所難以覆蓋到的無線支付、智慧能源、智慧城市、智能安防等領域。
隨著未來應用場景的復雜化，遠距離通信模塊與短距離通信有望結合，目前已經有廠商在針對不同應用積極推出完整的解決方案。通信、物聯、射頻模塊廠商不斷加快在無線支付、智慧能源和智慧城市等市場的業務布局，新興市場的快速發展將推動蜂窩通信模塊市場規模的擴大。
智能化、低功耗、小型化、集成化成為模塊發展趨勢
蜂窩通信模塊的技術發展趨勢之一是智能化。在車載電子產品中，如后視鏡、車機等應用均要求產品帶智能操作系統，此外越來越多的 POS機因為要支持指紋、手寫簽字等多種支付方式，也需要智能操作系統。目前越來越多的方案商開始直接采用手機或平板方案來設計產品，這也對通信模塊廠商提出了智能化需求。
物聯網通信模塊在未來幾年，會朝著更加低功耗、小型化、集成化的方向發展，越來越多的芯片和功能會集成進物聯模塊中。同時，隨著物聯網產品形態不斷增多，物聯網模塊還會向著多樣化的方向發展，以滿足越來越多不同類型設備的功能需求。
