物聯網(通過互聯網實現無縫通信的無數聯網的“智能”設備)正在改變我們的生活和工作方式。在農場，無線物聯網傳感器可以將有關土壤水分和養分的信息傳輸給全國的農業專家。物聯網警報系統配備了可使用多年的電池，可為房主提供長期保護。適用于人和寵物的可穿戴健身設備可以監控活動水平并提供有關心率和呼吸的反饋。盡管這些應用程序有不同的用途，但它們都有一個共同的特點：依賴于強大的連通性。
尋求連通性解決方案的物聯網利益相關者包括無線電和芯片制造商，平臺供應商，設備制造商以及購買物聯網驅動的產品的各行各業的公司，它們要么自用，要么向公眾出售。這些公司現在可以從30多種不同的連通性選項中進行選擇，這些選項具有不同的帶寬，范圍，成本，可靠性和網絡管理功能。由于種類繁多，再加上不斷發展的技術要求，選擇成了難題。如果利益相關者將賭注押在一個連接選項上，而另一個選項成了主流，那么他們的物聯網設備，應用程序和解決方案將很快過時。如果他們遲遲不愿看到連通性格局的變化，那么他們可能會落后于更激進的競爭對手。
蜂窩5G網絡(現已完善)最終可能會成為物聯網連接的通用解決方案。盡管現在一些全球電信網絡和工業應用都使用5G，但是由于開發和部署成本高昂，該技術至少要五年時間才能得到廣泛使用。到2025年，與物聯網相關的年度經濟收益預計將達到3.9萬億至11.1萬億美元，因此企業萬萬不可將物聯網投資推遲到5G到來之時。
為幫助企業領導者確定最能滿足其當前需求的連通性解決方案，我們分析了13個行業，其中包括汽車，制造，建筑和消費行業，因為物聯網在這些行業已經司空見慣。在各個行業中，我們專注于可實現的用例的連通性要求——換句話說，可能最適合物聯網解決方案的任務或活動。然后，我們為每個解決方案確定了關聯度最高的連通性解決方案。此外，我們研究了可能影響連通性格局變化的各種業務因素以及穩健的連通性策略的要素。
各種各樣的連通性產品
在考慮物聯網連通性的選項時，公司必須從以下四類解決方案中進行選擇：免費頻段、低功耗、廣域(LPWA)、蜂窩和外域。公司可能很難在這些技術中進行選擇，因為每個物聯網用例都對帶寬，范圍和其他連接功能提出了獨特的要求。LPWA選項也很難評估，因為它們仍處于部署的早期階段，其全部潛力和弊端只有在大規模實施后才會變得顯而易見。
無需授權的連通性解決方案
這些解決方案并不是專門授予特定公司的許可，這使公眾可以在使用該技術的任何物聯網設備上使用這些解決方案。免費頻段的解決方案相對便宜而且允許企業管理自己的網絡，而不是依靠移動運營商來管理。不利的一面是，免費頻段的技術很容易受到電氣或周圍障礙物(例如可能干擾信號傳輸的大量建筑物)的干擾。它們還面臨著難以提供長距離(超過100米)連接的難題。公司提供了多種用于免費頻段連通性的選項，所有這些選項均具有獨特的功能。例如，Wi-Fi(可能是最著名的免費頻段的選擇)的帶寬高達每秒1GB。這高于藍牙，紫蜂(Zigbee)和Z-Wave的帶寬。
低功耗，廣域連通性
LPWA技術相對較新。顧名思義，它們具有兩個特征：
低功耗。假設這些技術每時每刻收集和分析數據并考慮到電池自放電和衰減的常見影響，它們可以讓設備運行多年。
廣域。這些技術從網關設備到終端至少提供500米的信號傳輸范圍。在城市或地下位置等困難的部署環境中覆蓋率最低。
LPWA技術除了提供較長的電池續航能力和廣泛的使用范圍外還十分可靠且成本低廉。沒有其他技術可以同時提供這四個特征。例如，免費頻段的技術不可靠，而蜂窩技術價格昂貴，一次充電無法提供多年電力。因此，LPWA滿足了物聯網連通性中未得到滿足的需求。
LPWA網絡現在僅覆蓋了全球人口的20%，因此它們無法在未來五年內成為默認解決方案，但是其可用性正在迅速增長。到2022年，我們預計大多數物聯網應用程序將使用LPWA網絡，這將使連接選擇不至于那么混亂。(屆時5G仍將無法得到廣泛使用)。
有些公司已經開發了專有的LPWA技術，包括Ingenu(前身為On-RampWireless)，LinkLabs，LoRa，Sigfox和Weightless。第三代合作計劃(3rdGenerationPartnershipProject)是一家開發連通性準則的組織，它也在努力標準化由許多(或所有)移動設備，芯片組和模塊制造商支持的幾種非專有技術。其中包括窄帶物聯網(NB-IoT)，這是最新的LPWA選項，是專門為物聯網開發的。其他非專有技術包括LTE機器類型的通信(用戶設備類別為1、0和M)，擴展覆蓋GSM(EC-GSM)和低吞吐量網絡。
每種LPWA技術都有不同的優勢和實現要求。例如，Sigfox經營自身的網絡，而LoRa得到400多個合作伙伴的支持。窄帶物聯網依靠現有的蜂窩基礎設施來進行測試。當窄帶物聯網變得更廣泛可用并應用于更大規模的計劃時，情況也將如此。由于LPWA市場仍處于早期階段，因此很難預測哪種LPWA解決方案將成為贏家。
蜂窩連通性
當前的4GLTE技術可提供高達每秒100兆字節的高帶寬以及十幾公里的傳輸范圍。可靠性和可用性也很好。不利的一面是，4GLTE技術的成本很高，一個模塊要幾美元甚至更多，而Wi-Fi則要不到一美元。蜂窩連通性還具有很高的功耗要求，因此對于電池續航能力必須長達數年的物聯網應用而言，它并不理想。
公司可以在公共或專用網絡上部署4GLTE連接。公共網絡使用與移動電話相同的連通性基礎設施，而專用網絡則通過使用企業的基礎設施從移動運營商處獲得未使用的頻率許可，從而將設備隔離到一個單獨的系統中。我們分析中的一些公司管理著專用網絡，但大多數公司缺乏必要的能力和預算。在更廣泛的人群中也是如此。
地外連通性
此連接選項包括衛星和其他微波技術。物聯網的利益相關者通常僅在蜂窩和光纖選項不可行時才使用它，因為它成本最高。例如，國防部門內的組織可以將衛星連接用于無人機。地外選項具有中低帶寬，高傳輸距離以及中高可靠性和可用性。僅有少數行業依靠物聯網應用程序的地外連通性。
各行各業的連通性要求
盡管沒有完美的連通性解決方案，但我們能夠通過確定各行各業中可能實施的用例來為每個行業確定最合適的選擇。其中許多選擇涉及到降低成本和提高生產率。例如，許多行業的公司都十分重視物聯網解決方案，因為這些解決方案通過提供預測性維護來減少機器停機時間并且使它們能夠更好地了解供應鏈并解決瓶頸的解決方案。這些服務或任何其他任務還沒有基于物聯網的“殺手級應用程序”，但是隨著連通性技術的發展，在未來幾年中可能會出現一個“殺手級應用程序”。這可能會增加物聯網的數量和價值。
我們的研究表明，即使潛在用例相同，連通性要求也因行業而異。例如，預測性維護和運營優化是制造，采礦，建筑以及石油和天然氣行業的潛在物聯網用例。但是，范圍和可靠性要求因行業而異，公司管理網絡的意愿和能力也不盡相同。
在發現了可能的用例和相關需求之后，我們確定了在未來五年內每個行業中可能會受到青睞的連通性解決方??案。我們認為，由于LPWA可以更好地滿足他們的連接性要求，許多公司將隨著該技術的廣泛利用而從免費頻段技術轉向該技術。不妨以礦業為例。該行業中的一家公司必須將電纜鋪設到地表以下并安裝密密麻麻的接入點以在其施工地點之一提供Wi-Fi連接。(它不能使用其他連接技術，因為蜂窩和地面解決方案無法在地表下傳輸信號。)LPWA可以更輕松地穿透墻壁和其他障礙物，一旦該方案在其所在地可用，LPWA很可能成為該公司的首選解決方??案。農業和制造業等許多其他行業的公司也可能從免費頻段技術轉向LPWA。實際上，我們可以看到物聯網與LPWA同步增長的情況，因為連通性的提升將同時增加使用中的物聯網設備的數量和使用地點。
盡管LPWA越來越受歡迎，但蜂窩仍將為眾多行業的用例提供連通性。最高的蜂窩需求將涉及公共LTE網絡，因為私有網絡的創建和維護成本很高。
衛星和其他地外通信解決方案將繼續發揮其小眾用途，僅在蜂窩或光纖技術不可行的情況下提供連通性服務。
商業因素將幫助確定哪種連接解決方案獲得最大的吸引力
我們的分析表明，技術的進步并不是決定哪種連通性解決方案成為主導的唯一力量。實際上，以下商業因素(包括那些物聯網利益相關者無法控制的因素)可能起著同等重要的作用。
改變工業設備制造商的商業模式
大多數創建工業物聯網解決方案的設備制造商最初都遵循按單位付費(pay-per-unit)的商業模式，在這種模式下，它們對售出的每臺設備收取一次費用，并從長期維護合同中獲得大部分收入。這種模式無意間在希望使設備連續運行的客戶與從維修故障設備中獲利的制造商之間造成了利益沖突，但是這種沖突可能很快就會停止。制造商現在正在過渡到設備即服務(DaaS)模式，在這種模式下，它們向客戶出售其產品的訂閱服務。該服務涵蓋了最初的設備購買和以后的維護費用，這使制造商能賺錢，即便產品不需要維護也一樣能賺錢。實際上，它們會讓設備持續運轉，因為服務成本可能會降低其收入。為了簡化DaaS模型，制造商需要連通性解決方??案，以允許他們進行遠程連接，監視并執行更新。LPWA解決方案最能滿足它們的需求，因為Wi-Fi等免費頻段技術無法在帶有大量電氣和環境干擾的“嘈雜”環境中正常工作，包括制造工廠的環境。
關聯成本
盡管物聯網連接芯片組可能相對便宜，但公司可能需要額外的成本才能啟用這些解決方案，包括模塊，改造和基礎設施的解決方案。例如，公司購買Wi-Fi模塊的費用可能不到一美元，但他們可能需要購買多個接入點，安裝線束并進行系統集成以實現連通性，而這一切都是耗費成本的工作。如果在這種情況下可以選擇LPWA，則公司可能會青睞它，因為該技術的關聯成本會更低。
甚至同一類別的連通性技術也可能具有不同的關聯成本，這可能決定公司選擇哪種解決方案。不妨考慮以下各種LPWA選項。公司必須建造通訊塔并購買模塊以部署Sigfox連接，但是窄帶物聯網只需要購買模塊，因為它可以使用現有的蜂窩基礎設施。
支持生態系統
有些物聯網連通性解決方案更容易部署，因為它們具有強大的生態系統來支持其使用。例如，LoRa是一種極具吸引力的LPWA技術，因為LoRA聯盟中已經有數百個成員，并且這個數目正在增長。
商業化就緒程度
一些新興的連通性解決方案尚未得到大規模測試。試想一下窄帶物聯網，這是一種新的LPWA技術，可以通過現有的蜂窩基礎設施進行部署并且功耗非常低。盡管該技術已進行了試點測試，但尚未大規模商用。因此，這些解決方案相對于LoRa和Sigfox等其他LPWA解決方案可能已經處于不利地位，后者已經投放市場幾年，現在已經成為不斷發展的生態系統的一部分。
近期強大的連通性策略的要素
公司在設計物聯網戰略時必須對變化持開放態度，調整策略以適應新的連通性標準和客戶的喜好，從而簡化操作。同樣，他們應準備研究新的業務模型，因為物聯網連通性的進步可能會帶來一些令人驚訝的商機。
押寶多種物聯網連通性標準
多個團體正在嘗試建立物聯網的連通性標準，包括工業互聯網聯盟和贊助開放標準計劃的各個公司。這些集團已經成功地為其他技術領域的連通性設立了標準，但是它們的努力往往進展緩慢，而這可能會使增長放緩。有些公司聯盟和單個強有力的參與者也試圖在標準制定機構能夠統一和定義標準之前就制定事實上的標準。
其他技術的經驗表明，最有可能成為主導的物聯網連通性標準將為所有利益相關者帶來明確的價值，例如降低成本或帶來技術優勢。他們還將得到一個或多個涵蓋大量產品的強大生態系統中所有參與者的支持。最后，首選標準將考慮到快速部署并擴大規模以及是否易于采用——如果它們得到了合伙企業或多個團體的支持，則這種情況很有可能發生。
在物聯網利益相關者對標準更加確定之前，他們必須保持靈活性。例如，愛立信和華為正在推出不同版本的窄帶物聯網，但尚不清楚哪個將變得更流行。因此，想要為物聯網產品啟用即用型設備連接的平臺供應商可能希望使其產品與這兩個版本兼容。盡管此策略可確保設備進行通信，但也會增加復雜性并有可能增加產品成本。
專注于簡單性
幸虧有大量可用或正在開發的連通性技術，才華橫溢的工程師和先進的技術公司得以使用這些技術。最復雜的解決方案很好地體現了其創造者的技術實力，它們也許適用于許多產品。但是，在物聯網中，公司在選擇連通性解決方案時必須專注于用例，而不是技術的復雜性。也就是說，他們應該對能夠滿足設備功能基本要求的連通性解決方案感到滿意，即便它們可以使用更高級的選項(前提是它們可以以較低的價格購得)。
探索新的商業模式
物聯網的最大需求之一是無處不在的連通性——無論在哪里都可以連接到任何設備。移動虛擬網絡運營商(MVNO)是當前提供此功能的唯一參與者。這些運營商從在各個地點(理想情況下在每個主要國家/地區)擁有蜂窩網絡的其他公司租用無線承載容量。然后，他們將其承載容量轉售給設備制造商等物聯網利益相關者。但是，移動虛擬網絡運營商不一定會成為物聯網連通性的領導者，因為它們不會縮小必須使用同一應用程序的公司之間的差距。例如，如果一家運輸公司正在裝貨，那么它必須將其數據移交給卡車公司，然后再將這些箱子運到收貨的工廠。試圖開發連通性解決方案以縮小這些差距的公司可能會成為物聯網的領導者。
物聯網實際上很復雜，設備和應用程序需要多個供應商展開合作。同樣，提供端到端的物聯網連通性可能會很復雜，因為這需要多個供應商一起努力，而且公司可能會發現自身需要針對其潛在用例的不同解決方案。成功的公司將盡力解決目前的困惑并打造連通性解決方案，即使不確定性依然存在，它們也將成為物聯網的領導者。
