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模块:如何给“物联网小白”讲清楚什么是无线通信模块?

台湾云服务器 台湾云服务器 2021-01-08 07:52:32 0 模块 联网 无线通信 通信 芯片

这是“物小白系列”的第3篇文章,特别感谢有方科技杨月启先生在成文过程给予的帮助

只要对物联网概念稍稍有所了解的人,一定不会对“通信模块”这个词感到陌生。无论是在产业新闻、深度文章还是行业报告中,都会经常看到这一名词,什么蜂窝通信模块、Wi-Fi模块、LTE模块、NB-IoT模块、LoRa模块等等……可谓花样百出、层出不穷。

于是,问题来了,对一个刚刚接触物联网领域的“小白”来说,应该怎么跟他解释什么是“通信模块”?通信模块在物联网产业链中到底起到什么样的关键作用?

注释

模块本身是一个很宽泛的概念。软件上的模块是指能够单独命名并独立完成一定功能的程序语句的集合(即程序代码和数据结构的集合体);硬件上的模块是指由多个具有基础功能的组件组成的具有完整功能的系统。凡是符合定义的都可称之为模块,按照功能不同可划分为通信模块、定位模块、感光模块等等......鉴于物联网领域提及的模块大多数是指无线通信模块,所以本文仅对无线通信模块的知识进行简单普及。另外,台湾习惯于把模块称为模组,两者是一个意思。

让我们从一个最最基本的问题说起:如果你想与远在千里之外的亲人沟通交流?应该怎么办?

相信诸位只要不是从石器时代穿越过来的,都会理所当然的回答:打电话啊!

得益于电磁波信号可以在空间中自由传播的特性,即使无需电缆,我们也能把声音、文字、数据、图像等信息远距离传输出去。

但我们毕竟没有特异功能,不能通过人体直接发送电磁波,也不能理解电磁波信号中包含的信息。

这时,就需要通过移动手机这个装置来帮助我们接收、发送电磁波信号并将其转化成我们可以直接理解的信息。

也正是因为手机的存在,我们这些用户并不需要了解电磁波是怎样被发送出去,又是怎样被接收的,用户要做的只是拨号和讲话,就是这么简单方便~

同理,在物联网时代,物与物之间如果想要沟通交流,应该怎么办?

没错,它们也需要一个类似于“手机”的装置,帮助它们实现对信号的发送和接收,这就是所谓的无线通信模块了。它是芯片加上芯片所需的外围电路组成的集合,业界目前并无统一的定义。

无线通信模块使得各类物联网终端设备具备联网信息传输能力,是各类智能终端得以接入物联网的信息入口。

它是连接物联网感知层和网络层的关键环节,所有物联网感知层终端产生的设备数据需要通过无线通信模块汇聚至网络层,进而通过云端管理平台对设备进行远程管控,同时经过数据分析,带来管理效率的提升。

我们知道,物联网是一条很长的产业链,模块的上游有芯片,下游是终端应用......那么,模块的价值究竟体现在何处呢?

还是借用上文中人与人之间通过手机进行通信的例子。

试想一下,如果只给你一块芯片,你能用它来打电话吗?

答案肯定是不能的。

必须由产业链上下游的厂商将芯片和其它元器件组装在一起,再加上屏幕和外壳,制作成一台完整的手机,最后再插入SIM卡,你才能用它来实现通话。

同理,如果一台设备要想给另一台设备“打电话”,直接给它一块元器件(例如给设备嵌入一块基带芯片),它也是无能为力的。

这时,就需要模组厂商将基带芯片、射频、记忆芯片、电容、电阻等各种元器件集成在一起,组装成一台设备可以直接使用的“手机”,设备便可在插卡后直接用其来“打电话”了。

所以这就是模块在物联网产业链上的第一重价值:硬件集成与软件设计,融合多种通信制式,满足不同应用场景下的环境要求,大大简化了应用厂商的工作。

就像手机用户并不需要了解无线电通信的原理,只需傻瓜式的使用手机那样,应用厂商也无需自己进行繁杂的集成工作,他们从模块厂商那里买到产品,直接拿来用就可以。

注:所以并不是所有的企业在做物联网设备的时候都需要找模块厂商购买模块,企业可以按照需求自己集成,但是这就好比自己在造手机,需要耗费大量的人力、物力。

话虽如此,但物与物之间的通信和人与人之间的通信也存在不小的差异,简单来说,就是物的事儿比较多~

为什么这么说?

原来,无论你是黄种台湾云服务器中文人、白种人还是黑种人;无论你是北京人、上海人还是福建人,通信需求都是比较一致的——需要能远距离发送短消息、图片、视频并进行语音通话。

但是物与物之间的通信需求却各不相同。

如果是一个水表,它只需要传输极少量的数据,而且不需要每天传输;如果是一辆汽车,它需要传输的数据量就大得多,而且对数据的实时性要求很高;其它的设备——诸如工厂里的电机、路边的路灯、家里的音箱,都各有各的通信需求......

没办法,谁让“碎片化”是物联网从娘胎里带出来的特性呢?

所以,这就是模块在物联网产业链上的第二重价值:无线通信模块的上游是基带芯片等生产原材料,标准化程度较高;下游为各个细分应用领域,极其分散。物联网模块本身,处于上游标准化芯片与下游分散化垂直领域的中间环节,需要满足不同客户、不同应用场景的特定需求。

一般来说,2G模块广泛应用于对数据需求量不高的场景,比如早期的共享单车(当然现在共享单车开始尝试LPWAN技术);3G模块应用于数据量要求较高的移动支付领域;4G模块运用于速率要求更高的车载领域和视频监控领域;而LPWAN模块首先在低功耗要求较高的抄表领域得到了商用。

模块价值总结

第一重价值:硬件集成与软件设计,融合多种通信制式,满足不同应用场景下的环境要求,大大简化了应用厂商的工作。

第二重价值:处于上游标准化芯片与下游分散化垂直领域的中间环节,需要满足不同客户、不同应用场景的特定需求。

模块厂商的盈利模式为自己采购上游材料,并负责产品设计和销售,生产可以自己进行,也可以外包给第三方加工厂。厂商可以按照应用厂商对不同应用场景的要求,进行定制化的开发。无论这个设备多么难缠,都尽量做到让它满意~

无线通信模块一般可以按照通信技术的不同进行如下分类:

所谓2G模块就是指能够接入运营商2G网络的模块,NB-IoT模块就是指能够接入NB-IoT网络的模块,以此类推。

因为物联网是各行各业设备终端的联网化,包含各种各样的应用场景,不同的应用场景需要不同的无线通信模块,所以模块的应用场景特别丰富,市场空间也非常大。

物联网应用场景中已经形成较大颗粒(年需求量在1000万以上)市场的主要有智能表计、移动支付、智能车载、智能电网等领域。这些领域的增长引领了无线通信模块市场的主要增长。

源自:国信证券《无线通信模块行业研究与思考》

目前,无线通信模块领域国内外比较知名的厂商(只列举部分)有:

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