物联网是通信网和互联网的拓展应用和网络延伸，它利用感知技术与智能装置对物理世界进行感知识别，通过网络传输互联，进行计算、处理和知识挖掘，实现人与物、物与物信息交互和无缝链接，达到对物理世界实时控制、精确管理和科学决策目的。
物联网网络架构由感知层、网络层、平台层和应用层组成。如下图所示。
感知层实现对物理世界的智能感知识别、信息采集处理和自动控制，并通过通信模块将物理实体连接到网络层和应用层。
网络层主要实现信息的传递、路由和控制，包括延伸网、接入网和核心网，网络层可依托公众电信网和互联网，也可以依托行业专用通信网络。
平台层包括软件、全栈性能管理、开发者工具、分析工具、传感器分布网络、网络连接、信息安全、开源平台。
应用层包括应用基础设施/中间件和各种物联网应用。应用基础设施/中间件为物联网应用提供信息处理、计算等通用基础服务设施、能力及资源调用接口，以此为基础实现物联网在众多领域的各种应用。
全球物联网行业处于爆发起点。自“智慧地球”提出以来，物联网的概念在全球范围内迅速被认可，并成为新一轮科技革命与产业变革的核心驱动力。物联网是新一代信息技术自主创新突破的重点方向，蕴含着巨大的创新空间，涉及芯片、通信模块、传感器、近距离传输、海量数据处理以及综合集成、应用等多个领域。
物联网连接数将实现爆发式增长。根据爱立信数据，截至 2017年 10月底共有 75亿联网手机终端，进入增速放缓阶段，移动互联网市场日趋饱和，CAGR仅为 3%。而另一方面的物联网逐渐成为全球经济增长和科技发展的新热点，其中局域网连接保持 CAGR 18%的增长，广域网（包括蜂窝和 LPWA）产业链成熟激发连接爆发，CAGR达到 26%。可以预见，未来 5年物联网连接数将 3倍于移动互联网，带来连接、应用、数据等多重价值。全球物联网设备连接数量预测如下图。
资料来源：爱立信
物联网将成为超万亿规模的巨大市场。根据 IDC的预测，预计到 2020年，全球物联网市场规模将从 2014年的 6558亿美元增至 1.7万亿美元（CAGR17%）。Gartner与 Machina Research分别判断物联网市场规模会达到 1.9万亿美元和 1.2万亿美元。参考以上等机构的逻辑和预测，可以看出在未来物联网将成为超万亿规模的巨大市场。各大机构对全球物联网未来发展的预测如下表。
物联网发展处于产业生态的关键布局期，来自政府层面的支持、产业巨头的布局以及支撑性技术的发展均在共同驱动物联网爆发：
①各国政府政策有力支持
政府层面，各国高度重视物联网新一轮发展带来的产业机遇，美国、欧盟等发达国家和地区在战略设计、产业生态组织、政策环境建设、大规模应用示范方面大力推进。
物联网技术的普及应用可以有效提高各方面的生产力，例如工业生产效率、社会协作水平、个人消费体验等，物联网作为互联网之后新的产业竞争制高点、生态构建和产业布局已在全球加速展开，在各国政府的大力推动下物联网正迅
速转化为现实生产力。
②互联网产业巨头不断布局
产业层面，产业巨头纷纷制定物联网发展战略，并通过并购、合作等方式快速进行重点行业和产业链关键环节的布局，争夺物联网未来发展的战略导向，提升对整个产业的把控能力。全球知名企业均从不同环节布局物联网，产业大规模发展的条件正快速形成，未来几年将成为物联网产业生态发展的关键时期。
各大科技巨头不断推动在物联网业务的布局，纷纷通过外延并购或者内生研发的模式进入物联网行业，完善平台、应用、系统等。
③技术发展持续推动
技术层面，物联网产业的支撑性技术落地迅速：以 NB-IoT为代表的 LPWA技术已经在多地开始部署；高速率低延时的 5G技术也不断被各大运营商加速试验，各方均共识预计在 2019-2020年实现商用。
i.NB-IoT在多地开始部署
与传统 2/3/4G蜂窝通信模式相比，NB-IoT自身具备的低功耗、广覆盖、低成本、大容量等优势，使其可以广泛应用于多种垂直行业，如远程抄表、资产跟踪、智能停车、智慧农业等。同时由于 NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约 180KHz的带宽，可直接部署于 GSM网络、UMTS网络或 LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
全球运营商均在积极推动 LPWA网络的建设。截止 2017年底，全球已商用的 NB-IoT网络已达到 30张，预计 2018年将达到 100张。
LPWA连接数从 2016年快速增长，根据华为的预测，预计 2019年超过传统蜂窝连接数（2/3/4G）。随着 NB-IoT的商用会进一步引导产业链公司加大投入，成为一个行业发展的强力催化剂。目前高通、华为等企业均已具备了 NB-IoT芯片的量产能力，芯片及模组的放量供货将支撑海量的连接终端，作为入口带动行业相关应用领域的快速增长，整个行业处于爆发起点。
ii.5G商用已提上日程
高通与产业调研公司 IHS共同发布了白皮书《5G经济：5G技术将如何影响全球》中认为，到 2035年，5G将在全球创造 12.3万亿美元经济产出，相当于 2016年美国全年的消费者支出，并超过了中、日、德、英、法的消费支出之和。
万物互联的场景下，机器类通信、大规模通信、关键性任务的通信对网络的速率、稳定性、时延等提出更高的要求，包括自动驾驶、AR、VR、触觉互 联网等新应用对 5G的需求十分迫切。
全球主要国家和地区已陆续出台 5G商用时间表，基本计划于 2020年左右实现 5G商用。而 5G作为万物互联的承载基础，将直接拉动下游十万亿级产业规模。5G高速率、高可靠、低时延的特点将满足车联网、工业物联网等场景需求。
工信部披露的信息显示，中国物联网产业规模从 2009年的 1,700亿元发展到了 2016年的 9,300亿元，年复合增长率达 27.48%，远高于全球整体 17%的增长率。预计到 2020年，我国具有国际竞争力的物联网产业体系基本形成，包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破 1.5万亿元，智能信息服务的比重大幅提升。物联网技术研发水平和创新能力显著提高，适应产业发展的标准体系初步形成，物联网规模应用不断拓展，物联网体系基本成型。中国物联网总体产业规模如下图所示：
根据 GSMA和中国信息通信研究院共同预测，中国目前已是全球最大的M2M市场，2020年中国蜂窝连接数有望达到 3.36亿，年复合增长率约为 29%，而 LPWA技术将另外提供 7.3亿连接，使得全市场连接总数达到 10亿。
中国已在环渤海、长三角、泛珠三角以及中西部四大区域进行物联网集聚，发展的产业布局，在多地建立国家级物联网产业基地和产业园区。根据 IDC的预测，中国将会是 2018年在物联网总支出最高的国家，将达到 2,090亿美元，主要受到来自制造、公用事业以及政府的推动。
①国家政策积极推动
物联网的快速发展，首先得益于国务院、国家部委先后多次出台相关的政策为发展指明了方向。除了国家层面大力支持，各地方也在不断加强物联网行业的政策支持力度，无锡、重庆、杭州、福建等国家级物联网产业基地相继落地，北京、上海等地的物联网产业园区也在积极建设。目前，环渤海、长三角、泛珠三角和中西部地区的多个省份、城市都出台了相关的政策，促进本地区物联网行业的发展。
根据工信部要求，到 2020年，我国具有国际竞争力的物联网产业体系应基本形成，包含感知制造、网络传输、智能信息服务在内的总体产业规模突破 1.5万亿元，智能信息服务的比重大幅提升。推进物联网感知设施规划布局，公众网络物联网连接数突破 17亿。
同时要求加快推进移动物联网部署，构建 NB-IoT网络基础设施。到 2017年末，实现 NB-IoT网络覆盖直辖市、省会城市等主要城市，基站规模达到 40万个；到 2020年，NB-IoT网络实现全国普遍覆盖，面向室内、交通路网、地下管网等应用场景实现深度覆盖，基站规模达到 150万个。
通知还要求，推广 NB-IoT在细分领域的应用，逐步形成规模应用体系，2017年实现基于 NB-IoT的连接超过 2000万，2020年总连接数超过 6亿。业内普遍认为，随着移动物联网基础设施的不断完善，我国物联网、车联网等产业将得到快速发展，并能进一步带动智能硬件、信息服务等产业的持续增长
②三大运营商大力推广
国内三大运营商在物联网领域早有布局，均把物联网作为重点。中国移动于 2012年 9月在重庆成立了中移物联网有限公司，以分公司的方式进行市场化经营。中国电信物联网分公司也于 2014年 3月份在江苏无锡新区成立。中国联通 2009年成立物联网研究院，并于 2018年 3月成立中国联通物联网公司。
随着 NB-IoT标准的冻结，中国电信、中国移动、中国联通三大运营商纷纷积极投入，布局下一代物联网络。
物联网被国务院列为我国重点规划的战略性新兴产业之一，国家“十三五”规划提出进一步支持物联网发展。在国家政策带动下，我国物联网领域在技术标准研究、应用示范和推进、产业培育和发展等领域取得了十足的进步。
随着物联网应用示范项目的大力开展、国家战略的推进，从“中国制造 2025”到“互联网+”，都离不开物联网的支撑，我国物联网市场的需求不断被激发，物联网产业呈现出蓬勃生机。物联网产业未来呈现以下 5大发展趋势：
（1）物联网发展已进入快车道，成为社会发展重要动力。物联网是未来通信服务市场的核心增量用户群。物联网市场快速增长，中国是全球增速最快国家；
（2）市场格局日趋聚合，生态竞争成为主流；
（3）LPWA发展迅猛，对近距通信技术替代明显；
（4）各方布局产业生态，平台成为争夺焦点。其中包括通信运营商、IT服务
企业、互联网巨头、行业软件企业、创业公司；
（5）人工智能再度热起，加快人物平等对话进程，包括自动驾驶、智能交互、认知计算等。
产业链概述
蜂窝通信模块行业的上游主要为基带芯片、无线射频芯片、存储芯片、电阻电容电感以及 PCB板等原材料生产行业。蜂窝通信模块对应的下游应用领域众多，这些领域受到政府政策的大力支持，具有良好的市场前景。产业链结构如下图。
随着物联网技术的不断发展和应用范围的拓展，市场对于蜂窝通信模块的需求将不断增加。
全球蜂窝通信模块市场规模分析
物联网蜂窝通信模块行业是物联网中率先形成完整产业链和内在驱动力的应用市场。随着蜂窝通信技术的迅猛发展，蜂窝通讯模块市场前景广阔。根据Techno SystemsResearch统计数据，2017年的全球物联网蜂窝通信模块出货量
为 161.8百万片，到 2020年将增长到 313.2百万片。2015-2022年全球蜂窝通信模块市场规模预测详细信息如下图所示。
从细分市场连接数量划分，2015年末交通运输行业占比最大，占连接总数量的 34.3%，其次为远程控制和智能抄表；到 2022年，随着 5G的全面应用，远程控制的连接数将来到第一，占据 40.3%的连接数，其次为交通运输和只能抄表，占比分别为 32.5%和 11.8%。2015-2022年全球细分市场蜂窝通信模块市场规模预测如下图。
全球主要区域物联网蜂窝通信模块市场规模分析
按全球主要区域分析，中国、北美和欧洲市场是蜂窝通信模块需求最大的三个区域。自 2015年起，中国取代北美成为需求量最大的单体市场。2015-2022年全球主要区域物联网蜂窝通讯模块市场规模及预测如下图。
在中国，蜂窝通信模块的市场需求主要表现在智能水表、移动支付和智慧安防领域。随着车载市场和智慧医疗需求的增加，交通运输市场在未来几年将会爆发。
可以看出，在国家政策的驱动下，LTE目前是中国移动通信技术领域主流的发展方向，尤其是自 2015年开始，3G已经快速向 LTE转变。2016年，LTE Cat.1运用于智能水表行业，2017年，NB-IOT产品及服务已经大范围落地。在北美市场，蜂窝通信模块的市场应用主要体现在车载、车队管理、公共安全以及移动支付领域。保险公司通过车队管理服务的渗透，使得蜂窝通信模块在该领域的应用领先于其他国家。
AT&T已经于 2017年 1月 1日终止 2G网络，并且持续推动蜂窝通信技术由 3G向 LTE转换。AT&T计划于 2017年实现Cat.M落地并于 2018年实现 NB-IoT的全面布局。
在欧洲市场，通信模块主要市场集中在车载应用以及智能电表行业。随着2017年 e-Call立法的实施，通信模块在车载应用市场的需求得到了质的提升。
2017年后，LTE系列产品以及 NB-IoT系列产品被广泛应用于各个领域。值得注意的是，在欧洲市场，未被授权的 LPWA通信技术例如 SigFox和 LoRa比其他区域更受欢迎。
在日本市场，蜂窝通信模块在智能电表以及车队管理领域市场渗透率很高。为筹备奥林匹克运动会的举办，日本加大公共基础设施建设投资，尤其是2015-2016年间在公共安全以及智慧城市领域的投资促使蜂窝通信模块的市场需求大规模增加。
全球市场当前发展现状及未来发展趋势
现在，物联网蜂窝通信模块出货量主要以 2/3/4G为主。随着物联网技术向低功耗广域物联网（LPWA）及 5G迁移，其中的 LPWA成为了增长最快的领域。据 Techno Systems Research研究预测，2015-2022年 LPWA产品市场规模的复合增长率将达到 59.87%。
主要发展趋势还体现为：从地理上来看，亚太地区是增长最为迅速的，主要是受到中国制造的提振；运输业务是最大和最为重要的增长点，驱动力主要来自车联网的快速发展；政府在智能水电气热网的推动可带动该产业的发展；而工业控制预计要到 2019年 5G技术商用之后才会起到强劲推动作用。
当今时代，全球新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，信息通信技术以前所未有的速度转化为现实生产力，深刻改变着全球经济格局、利益格局、安全格局。物联网蜂窝通信模块行业作为信息通信技术的典型代表，在全球范围内呈现加速发展的态势。不同行业和不同类型应用的普及和逐渐成熟推动物联网的发展进入万物互联的新时代，可穿戴设备、智能家电、自动驾驶汽车、智能机器人等，数以百亿计的新设备将接入网络，预计到 2020年全球联网设备数量将达到 260亿个，物联网市场规模达到 1.9万亿美元，促进生产生活和社会管理方式不断向智能化、精细化、网络化方向转变。
中国蜂窝通信模块市场总体规模分析
根据 Techno Systems Research的统计数据，2016年底，中国蜂窝通信模块市场出货量达到 34.5百万片。基于 LTE技术逐步成为蜂窝通信的主流。
2013-2020年中国蜂窝通信模块市场规模及预测如图。
来自 Techno Systems Research数据显示，在蜂窝通信模块市场的细分行中，交通运输和移动支付行业的需求是主要推动因素，同时，蜂窝通信模块还广泛应用于智能抄表、公共安全等领域。2013-2020年份中国细分市场蜂窝通信模块市场规模预测如下图。
物联网的大力发展，以及移动通信网络的逐步完善，让远距离通信成为物联网产业中的一个重要技术领域。从手机和移动宽带延伸而来的蜂窝通信模块得到了企业的大力重视与推广，并广泛应用到了短距离通信(WiFi、蓝牙、ZigBee)所难以覆盖到的移动支付、电力、车载、安防监控等新兴领域。ABI Research的统计数据表明，未来三年，物联网应用的触角将会全面延伸，车载运输、智能计量、无线支付、安防监控、远程监测与控制将成为蜂窝通信模块出货量较大的五个领域。
物联网设备的无线网络连接方式有广域和局域两种。
广域网连接方式
在广域连接方面，更多是借助电信运营商提供的蜂窝网络连接，如 2G、3G、4G等，在交通、物流、工业、能源等各行业终端被广泛采用。低功耗广域物联网技术是近年国际上一种革命性的物联网接入技术，具有远距离、低功耗、低运维成本等特点，LPWA真正实现了大区域物联网低成本全覆盖，包括授权频段的 NB-IoT、eMTC，以及非授权频段的 LoRa、SigFox等。
根据网络传输速率以及实时性的不同要求，可以将无线传输技术分为高速、率、中速率和低速率。高速率主要使用 3G、4G技术，如监控摄像头、车载导航等，要求数据的实时传输；中速率主要使用 GPRS技术，如车辆追踪等，对大量数据的传输要求不高；低速率有着丰富多样的应用场景，占据全部物联网
连接数的 60%。
2G技术包括 GSM/GPRS，GPRS利用 GSM网络中未使用的 TDMA信道，提供中速的数据传递。GPRS突破了 GSM网只能提供电路交换的思维方式，只通过增加相应的功能实体和对现有的基站系统进行部分改造来实现分组交换，改造的投入较低，用户数据速率较快，使得数据的连接和传输更加便捷。
3G技术是支持高速数据传输的蜂窝移动通讯技术。3G服务能够同时传送声音（通话）及数据信息（电子邮件、即时通信等）。3G的代表特征是提供高速数据业务，速率能达几百 kbps以上。3G规范是由 ITU所制定的 IMT-2000规范的发展结果。目前 3G存在四种标准：CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA和 WiMAX。
4G技术可称为宽带接入和分布网络，它包括宽带无线固定接入、宽带无线局域网、移动宽带系统和交互式广播网络。比 3G技术拥有更多功能，4G技术可以在不同的固定、无线平台和跨越不同的频带的网络中提供无线服务，可以在任何地方用宽带接入互联网（包括卫星通信和平流层通信），能够提供定位定时、数据采集、远程控制等综合功能。此外，第四代移动通信系统是集成多功能的宽带移动通信系统，是宽带接入 IP系统。
5G技术是 4G部署后移动电信标准的下一个阶段。5G将利用并扩展以往面向移动技术的研发与资本投入，推动移动技术成为一个普及、低时延和适应性的平台，能够满足未来的使用需求。5G关键能力比以前几代移动通信更加丰富，用户体验速率、连接数密度、端到端时延、峰值速率和移动性等都将成为 5G的关键性能指标。
LPWA技术，可被分为授权频段的广域网技术及非授权频段的广域网技术两类，低功耗广域网络专为低带宽、低功耗、远距离、大量连接的物联网应用而设计。不同的 LPWA技术在接入网络、部署方式、技术特点、功耗性能及服务模式上都有所差异。授权频段的广域网技术包括核心标准协议被 3GPP通过的 NB-IoT以及由 LTE技术演进而来的 eMTC；非授权频段广域网技术包括SigFox、LoRa等。
局域连接方式
局域连接方式主要为 WiFi、蓝牙、Zigbee等，这是智能家居、穿戴设备、智能硬件等终端采用的流行网络技术。
蜂窝通信技术逐渐成为物联网通信传输的主要载体
蜂窝通信网络具有覆盖范围广的特点，且较少受到天气、地形、设备间物理距离等因素的限制，契合了物联网“无处不在”的发展目标，逐渐成为物联网的重要载体。
近年来我国蜂窝通信技术和移动网络建设获得了长足发展，全球规模最大的蜂窝通信网络已基本建成，3G和 4G应用技术已经比较成熟，具有网络频谱宽、覆盖范围广、信号质量好、传输速率高、兼容性平滑的特点，且较少受到天气、地形等外部因素干扰，相比于有线通信来说，蜂窝通信更加适合物联网对数据传输的要求，因此将成为物联网数据传输的主要载体。
4G平台快速增长
工信部数据显示，截至 2017年 12月底，我国 4G用户总量达到 10.06亿。2017年，三大运营商着力完善 4G网络覆盖深度，全年净增移动通信基站 59.3万个，总数达 619万个，是 2012年的 3倍，其中 4G基站净增 65.2万个，总数达到 328万个。目前，4G平台快速增长，特别是在车载运输和无线支付领域的不断普及应用，2G平台由于技术成熟，基础设施完善，在智慧能源、无线支付、智慧安防等行业领域仍广泛应用，但占网络比重下降明显。
低功耗广域网技术商用，5G与物联网垂直行业应用深度融合
低功耗广域网技术商业化应用步伐加快，物联网正经历从硬件等基础设备向软件平台和垂直行业应用升级。NB-IoT是物联网领域的新兴技术，因能支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网。 MachinaResearch咨询报告显示，现在大量的物与物连接，是通过蓝牙、wifi等短距通讯技术承载的，真正承载在蜂窝网络上物与物的连接只占到连接总数的 6%。这意味着，NB-IoT进入商业化运营，瓶颈的突破可能带动相关产业快速增长。
根据 2017世界移动大会相关数据，2020年中国 5G将实现商业化推广，2025年中国 5G用户数量有望达到亿级规模。中国移动正在加快推动 5G发展。2017年中国移动在已在多个试点城市开展 5G系统外场试验，2018年开始规模试验，到 2019年实现预商用，到 2020年实现规模商用。网络运营商将加强联合攻关和创新，进一步强化 5G等关键技术研究和标准引领工作，打造一批可落地、可推广的 5G跨行业创新应用。目前蜂窝通信技术发展正处于新一轮技术与产业变革的时期，一方面传统的蜂窝通信应用模块正在发生巨大变革，电信设备的通用化、小型化、虚拟化、分布化成为未来发展主流，给传统电信技术带来巨大冲击;另一方面 5G通信体系架构也面临着潜在的革命性改变，未来 5到 10年蜂窝通信技术势必进入一个更加快速发展的时期。
无线支付、智慧能源、智慧城市等新兴市场崛起
物联网的大力发展，以及蜂窝通信网络的逐步完善，让远距离通信成为物联网产业中的一个重要技术领域。从手机和移动宽带延伸而来的蜂窝通信模块得到了企业的大力重视与推广，并广泛应用到了短距离通信（WiFi、蓝牙、ZigBee）所难以覆盖到的无线支付、智慧能源、智慧城市、智能安防等领域。
随着未来应用场景的复杂化，远距离通信模块与短距离通信有望结合，目前已经有厂商在针对不同应用积极推出完整的解决方案。通信、物联、射频模块厂商不断加快在无线支付、智慧能源和智慧城市等市场的业务布局，新兴市场的快速发展将推动蜂窝通信模块市场规模的扩大。
智能化、低功耗、小型化、集成化成为模块发展趋势
蜂窝通信模块的技术发展趋势之一是智能化。在车载电子产品中，如后视镜、车机等应用均要求产品带智能操作系统，此外越来越多的 POS机因为要支持指纹、手写签字等多种支付方式，也需要智能操作系统。目前越来越多的方案商开始直接采用手机或平板方案来设计产品，这也对通信模块厂商提出了智能化需求。
物联网通信模块在未来几年，会朝着更加低功耗、小型化、集成化的方向发展，越来越多的芯片和功能会集成进物联模块中。同时，随着物联网产品形态不断增多，物联网模块还会向着多样化的方向发展，以满足越来越多不同类型设备的功能需求。
