物联网(通过互联网实现无缝通信的无数联网的“智能”设备)正在改变我们的生活和工作方式。在农场，无线物联网传感器可以将有关土壤水分和养分的信息传输给全国的农业专家。物联网警报系统配备了可使用多年的电池，可为房主提供长期保护。适用于人和宠物的可穿戴健身设备可以监控活动水平并提供有关心率和呼吸的反馈。尽管这些应用程序有不同的用途，但它们都有一个共同的特点：依赖于强大的连通性。
寻求连通性解决方案的物联网利益相关者包括无线电和芯片制造商，平台供应商，设备制造商以及购买物联网驱动的产品的各行各业的公司，它们要么自用，要么向公众出售。这些公司现在可以从30多种不同的连通性选项中进行选择，这些选项具有不同的带宽，范围，成本，可靠性和网络管理功能。由于种类繁多，再加上不断发展的技术要求，选择成了难题。如果利益相关者将赌注押在一个连接选项上，而另一个选项成了主流，那么他们的物联网设备，应用程序和解决方案将很快过时。如果他们迟迟不愿看到连通性格局的变化，那么他们可能会落后于更激进的竞争对手。
蜂窝5G网络(现已完善)最终可能会成为物联网连接的通用解决方案。尽管现在一些全球电信网络和工业应用都使用5G，但是由于开发和部署成本高昂，该技术至少要五年时间才能得到广泛使用。到2025年，与物联网相关的年度经济收益预计将达到3.9万亿至11.1万亿美元，因此企业万万不可将物联网投资推迟到5G到来之时。
为帮助企业领导者确定最能满足其当前需求的连通性解决方案，我们分析了13个行业，其中包括汽车，制造，建筑和消费行业，因为物联网在这些行业已经司空见惯。在各个行业中，我们专注于可实现的用例的连通性要求——换句话说，可能最适合物联网解决方案的任务或活动。然后，我们为每个解决方案确定了关联度最高的连通性解决方案。此外，我们研究了可能影响连通性格局变化的各种业务因素以及稳健的连通性策略的要素。
各种各样的连通性产品
在考虑物联网连通性的选项时，公司必须从以下四类解决方案中进行选择：免费频段、低功耗、广域(LPWA)、蜂窝和外域。公司可能很难在这些技术中进行选择，因为每个物联网用例都对带宽，范围和其他连接功能提出了独特的要求。LPWA选项也很难评估，因为它们仍处于部署的早期阶段，其全部潜力和弊端只有在大规模实施后才会变得显而易见。
无需授权的连通性解决方案
这些解决方案并不是专门授予特定公司的许可，这使公众可以在使用该技术的任何物联网设备上使用这些解决方案。免费频段的解决方案相对便宜而且允许企业管理自己的网络，而不是依靠移动运营商来管理。不利的一面是，免费频段的技术很容易受到电气或周围障碍物(例如可能干扰信号传输的大量建筑物)的干扰。它们还面临着难以提供长距离(超过100米)连接的难题。公司提供了多种用于免费频段连通性的选项，所有这些选项均具有独特的功能。例如，Wi-Fi(可能是最著名的免费频段的选择)的带宽高达每秒1 GB。这高于蓝牙，紫蜂(Zigbee)和Z-Wave的带宽。
低功耗，广域连通性
LPWA技术相对较新。顾名思义，它们具有两个特征：
- 低功耗。假设这些技术每时每刻收集和分析数据并考虑到电池自放电和衰减的常见影响，它们可以让设备运行多年。
- 广域。这些技术从网关设备到终端至少提供500米的信号传输范围。在城市或地下位置等困难的部署环境中覆盖率最低。
LPWA技术除了提供较长的电池续航能力和广泛的使用范围外还十分可靠且成本低廉。没有其他技术可以同时提供这四个特征。例如，免费频段的技术不可靠，而蜂窝技术价格昂贵，一次充电无法提供多年电力。因此，LPWA满足了物联网连通性中未得到满足的需求。
LPWA网络现在仅覆盖了全球人口的20%，因此它们无法在未来五年内成为默认解决方案，但是其可用性正在迅速增长。到2022年，我们预计大多数物联网应用程序将使用LPWA网络，这将使连接选择不至于那么混乱。(届时5G仍将无法得到广泛使用)。
有些公司已经开发了专有的LPWA技术，包括Ingenu(前身为On-Ramp Wireless)，Link Labs，LoRa，Sigfox和Weightless。第三代合作计划(3rd Generation Partnership Project)是一家开发连通性准则的组织，它也在努力标准化由许多(或所有)移动设备，芯片组和模块制造商支持的几种非专有技术。其中包括窄带物联网(NB-IoT)，这是最新的LPWA选项，是专门为物联网开发的。其他非专有技术包括LTE机器类型的通信(用户设备类别为1、0和M)，扩展覆盖GSM(EC-GSM)和低吞吐量网络。
每种LPWA技术都有不同的优势和实现要求。例如，Sigfox经营自身的网络，而LoRa得到400多个合作伙伴的支持。窄带物联网依靠现有的蜂窝基础设施来进行测试。当窄带物联网变得更广泛可用并应用于更大规模的计划时，情况也将如此。由于LPWA市场仍处于早期阶段，因此很难预测哪种LPWA解决方案将成为赢家。
蜂窝连通性
当前的4G LTE技术可提供高达每秒100兆字节的高带宽以及十几公里的传输范围。可靠性和可用性也很好。不利的一面是，4G LTE技术的成本很高，一个模块要几美元甚至更多，而Wi-Fi则要不到一美元。蜂窝连通性还具有很高的功耗要求，因此对于电池续航能力必须长达数年的物联网应用而言，它并不理想。
公司可以在公共或专用网络上部署4G LTE连接。公共网络使用与移动电话相同的连通性基础设施，而专用网络则通过使用企业的基础设施从移动运营商处获得未使用的频率许可，从而将设备隔离到一个单独的系统中。我们分析中的一些公司管理着专用网络，但大多数公司缺乏必要的能力和预算。在更广泛的人群中也是如此。
地外连通性
此连接选项包括卫星和其他微波技术。物联网的利益相关者通常仅在蜂窝和光纤选项不可行时才使用它，因为它成本最高。例如，国防部门内的组织可以将卫星连接用于无人机。地外选项具有中低带宽，高传输距离以及中高可靠性和可用性。仅有少数行业依靠物联网应用程序的地外连通性。
各行各业的连通性要求
尽管没有完美的连通性解决方案，但我们能够通过确定各行各业中可能实施的用例来为每个行业确定最合适的选择。其中许多选择涉及到降低成本和提高生产率。例如，许多行业的公司都十分重视物联网解决方案，因为这些解决方案通过提供预测性维护来减少机器停机时间并且使它们能够更好地了解供应链并解决瓶颈的解决方案。这些服务或任何其他任务还没有基于物联网的“杀手级应用程序”，但是随着连通性技术的发展，在未来几年中可能会出现一个“杀手级应用程序”。这可能会增加物联网的数量和价值。
我们的研究表明，即使潜在用例相同，连通性要求也因行业而异。例如，预测性维护和运营优化是制造，采矿，建筑以及石油和天然气行业的潜在物联网用例。但是，范围和可靠性要求因行业而异，公司管理网络的意愿和能力也不尽相同。
在发现了可能的用例和相关需求之后，我们确定了在未来五年内每个行业中可能会受到青睐的连通性解决方案。我们认为，由于LPWA可以更好地满足他们的连接性要求，许多公司将随着该技术的广泛利用而从免费频段技术转向该技术。不妨以矿业为例。该行业中的一家公司必须将电缆铺设到地表以下并安装密密麻麻的接入点以在其施工地点之一提供Wi-Fi连接。(它不能使用其他连接技术，因为蜂窝和地面解决方案无法在地表下传输信号。)LPWA可以更轻松地穿透墙壁和其他障碍物，一旦该方案在其所在地可用，LPWA很可能成为该公司的首选解决方案。农业和制造业等许多其他行业的公司也可能从免费频段技术转向LPWA。实际上，我们可以看到物联网与LPWA同步增长的情况，因为连通性的提升将同时增加使用中的物联网设备的数量和使用地点。
尽管LPWA越来越受欢迎，但蜂窝仍将为众多行业的用例提供连通性。最高的蜂窝需求将涉及公共LTE网络，因为私有网络的创建和维护成本很高。
卫星和其他地外通信解决方案将继续发挥其小众用途，仅在蜂窝或光纤技术不可行的情况下提供连通性服务。
商业因素将帮助确定哪种连接解决方案获得最大的吸引力
我们的分析表明，技术的进步并不是决定哪种连通性解决方案成为主导的唯一力量。实际上，以下商业因素(包括那些物联网利益相关者无法控制的因素)可能起着同等重要的作用。
改变工业设备制造商的商业模式
大多数创建工业物联网解决方案的设备制造商最初都遵循按单位付费(pay-per-unit)的商业模式，在这种模式下，它们对售出的每台设备收取一次费用，并从长期维护合同中获得大部分收入。这种模式无意间在希望使设备连续运行的客户与从维修故障设备中获利的制造商之间造成了利益冲突，但是这种冲突可能很快就会停止。制造商现在正在过渡到设备即服务(DaaS)模式，在这种模式下，它们向客户出售其产品的订阅服务。该服务涵盖了最初的设备购买和以后的维护费用，这使制造商能赚钱，即便产品不需要维护也一样能赚钱。
实际上，它们会让设备持续运转，因为服务成本可能会降低其收入。为了简化DaaS模型，制造商需要连通性解决方案，以允许他们进行远程连接，监视并执行更新。LPWA解决方案最能满足它们的需求，因为Wi-Fi等免费频段技术无法在带有大量电气和环境干扰的“嘈杂”环境中正常工作，包括制造工厂的环境。
关联成本
尽管物联网连接芯片组可能相对便宜，但公司可能需要额外的成本才能启用这些解决方案，包括模块，改造和基础设施的解决方案。例如，公司购买Wi-Fi模块的费用可能不到一美元，但他们可能需要购买多个接入点，安装线束并进行系统集成以实现连通性，而这一切都是耗费成本的工作。如果在这种情况下可以选择LPWA，则公司可能会青睐它，因为该技术的关联成本会更低。
甚至同一类别的连通性技术也可能具有不同的关联成本，这可能决定公司选择哪种解决方案。不妨考虑以下各种LPWA选项。公司必须建造通讯塔并购买模块以部署Sigfox连接，但是窄带物联网只需要购买模块，因为它可以使用现有的蜂窝基础设施。
支持生态系统
有些物联网连通性解决方案更容易部署，因为它们具有强大的生态系统来支持其使用。例如，LoRa是一种极具吸引力的LPWA技术，因为LoRA联盟中已经有数百个成员，并且这个数目正在增长。
商业化就绪程度
一些新兴的连通性解决方案尚未得到大规模测试。试想一下窄带物联网，这是一种新的LPWA技术，可以通过现有的蜂窝基础设施进行部署并且功耗非常低。尽管该技术已进行了试点测试，但尚未大规模商用。因此，这些解决方案相对于LoRa和Sigfox等其他LPWA解决方案可能已经处于不利地位，后者已经投放市场几年，现在已经成为不断发展的生态系统的一部分。
近期强大的连通性策略的要素
公司在设计物联网战略时必须对变化持开放态度，调整策略以适应新的连通性标准和客户的喜好，从而简化操作。同样，他们应准备研究新的业务模型，因为物联网连通性的进步可能会带来一些令人惊讶的商机。
押宝多种物联网连通性标准
多个团体正在尝试建立物联网的连通性标准，包括工业互联网联盟和赞助开放标准计划的各个公司。这些集团已经成功地为其他技术领域的连通性设立了标准，但是它们的努力往往进展缓慢，而这可能会使增长放缓。有些公司联盟和单个强有力的参与者也试图在标准制定机构能够统一和定义标准之前就制定事实上的标准。
其他技术的经验表明，最有可能成为主导的物联网连通性标准将为所有利益相关者带来明确的价值，例如降低成本或带来技术优势。他们还将得到一个或多个涵盖大量产品的强大生态系统中所有参与者的支持。最后，首选标准将考虑到快速部署并扩大规模以及是否易于采用——如果它们得到了合伙企业或多个团体的支持，则这种情况很有可能发生。
在物联网利益相关者对标准更加确定之前，他们必须保持灵活性。例如，爱立信和华为正在推出不同版本的窄带物联网，但尚不清楚哪个将变得更流行。因此，想要为物联网产品启用即用型设备连接的平台供应商可能希望使其产品与这两个版本兼容。尽管此策略可确保设备进行通信，但也会增加复杂性并有可能增加产品成本。
专注于简单性
幸亏有大量可用或正在开发的连通性技术，才华横溢的工程师和先进的技术公司得以使用这些技术。最复杂的解决方案很好地体现了其创造者的技术实力，它们也许适用于许多产品。但是，在物联网中，公司在选择连通性解决方案时必须专注于用例，而不是技术的复杂性。也就是说，他们应该对能够满足设备功能基本要求的连通性解决方案感到满意，即便它们可以使用更高级的选项(前提是它们可以以较低的价格购得)。
探索新的商业模式
物联网的最大需求之一是无处不在的连通性——无论在哪里都可以连接到任何设备。移动虚拟网络运营商(MVNO)是当前提供此功能的唯一参与者。这些运营商从在各个地点(理想情况下在每个主要国家/地区)拥有蜂窝网络的其他公司租用无线承载容量。然后，他们将其承载容量转售给设备制造商等物联网利益相关者。但是，移动虚拟网络运营商不一定会成为物联网连通性的领导者，因为它们不会缩小必须使用同一应用程序的公司之间的差距。例如，如果一家运输公司正在装货，那么它必须将其数据移交给卡车公司，然后再将这些箱子运到收货的工厂。试图开发连通性解决方案以缩小这些差距的公司可能会成为物联网的领导者。
物联网实际上很复杂，设备和应用程序需要多个供应商展开合作。同样，提供端到端的物联网连通性可能会很复杂，因为这需要多个供应商一起努力，而且公司可能会发现自身需要针对其潜在用例的不同解决方案。成功的公司将尽力解决目前的困惑并打造连通性解决方案，即使不确定性依然存在，它们也将成为物联网的领导者。
