自2011年以來,對連網裝置的市場預測經歷了反覆調整,目前對2020年連網裝置數量的預測數量範圍在200~300億台之間,大約只有思科樂觀預測的一半。

請不要誤會,筆者並不是要暗示IoT裝置市場的成長已經停滯;相反的,該市場正在穩步成長。但一些尚未解決的問題阻礙此細分市場達到「兆級」(trillions)規模,大家都將IoT市場成長緩慢的罪魁禍首歸咎為安全性──或者缺乏所需的安全性──以及IoT產品的碎片化。

奠基於各種不同連結技術、通訊協定和系統級應用程式而構建的IoT產品仍然問題重重,裝置的不安全性仍是揮之不去的疑慮。

蜂巢式IoT的可行性

IoT產品的連結技術選項(參考圖1)包括:諸如Wi-Fi和藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)等廣泛可用的短距離方案,ZigBee和ZWave等網狀網路(mesh)技術,還有能以最低功率進行遠距離通訊的低功耗廣域網路(LPWAN);那些LPWAN技術又細分為需要取得頻段使用執照的(如LTE-M、NB-IoT和EC-GSM)、以及免執照的方案(如SigFox和LoRa等)。

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圖1:各種IoT連結技術選項。
(來源:意法半導體)

其中力推蜂巢式IoT方案(LTE-M和NB-IoT等)的支持者,是看好其長期發展性;他們聲稱蜂巢式通訊連結規格規範「可以消弭IoT領域的碎片化」,甚至可以解決安全問題。他們表示,智慧讀表(smart metering)、汽車、家庭自動化、農業和資產追蹤等物聯網應用,將受益於運作於授權頻段的蜂巢式通訊基礎設施,跨越頻寬與功率操作點(power operating points)。

不過重點在於,蜂巢式IoT自身也面臨挑戰,包括蜂巢式網路營運商在計費和服務開通(provision)上的複雜性。每一家將數據機晶片賣給採用蜂巢式通訊之IoT裝置製造商的IC業者,都必須擔憂他們的客戶──也就是裝置製造商──預期如何透過物聯網賺錢。

只專注於開發可靠蜂巢式IoT數據機的晶片設計工程師們,可能沒有時間去琢磨這種商業模式,但是他們都應該思考:誰將付錢、付多少錢來開發什麼?那些人又能賺多少錢?

假設汽車、冰箱、貨櫃以及也許恆溫器製造商,都希望他們的產品能連上網際網路,以便他們可以透過無線傳輸增添新功能或修復錯誤;或者他們想要追蹤資產,或者計劃透過監控現場連網裝置的健康狀況來開發新業務。我們還未解開的謎團是,誰願意支付可以保證連網裝置實現以上願望的蜂巢式IoT連結費用?

不過有一件事情很清楚:擁有全新冰箱的消費者很少會想到──即使是現在──將他或她的製冰盒連上網路的樂趣;因此,家電業者有可能是為連網費用買單的一方。

而這也是問題所在。大多數家電製造商從未成為過手機供應商,他們根本不懂行動通訊領域的行話,能與行動網路營運商為冰箱連網協商出合理的通訊資費嗎?反之,不懂電冰箱產品的行動網路營運商,是否準備好為家電業者提供一份他們無法拒絕的協議,以期共創因物聯網裝置之普及而衍生的人道主義事業?

另一個無法迴避的問題是:行動網路營運商是否會打算讓家電業者免除漫遊費用?畢竟,冰箱製造商不會只希望只在某個區域銷售產品,而是會放眼全球。同樣地,如果冰箱主人要搬家,把他的富及第(Frigidaire;編按:美國知名家電品牌)帶去一個不能適用原有通訊資費方案的地方,該怎麼辦?他才剛開始習慣跟冰箱裡的蔬果保鮮室說話呢…

一切都在於「服務開通」

幸好,在2月底於西班牙巴塞隆納舉行的世界行動通訊大會(MWC)上,有越來越多科技業者在討論如何將IoT變現。

索尼(Sony)旗下的以色列LTE晶片開發商Altair Semiconductor是其中之一;Altair在去年秋天宣佈與德國行動網路安全Giesecke-Devrient Mobile Security (G+D)合作,將後者的SIM卡方案整合至Alter的ALT1250數據機晶片組,並利用AT&T的全美LTE-M網路,目標是在2019年上半年將這種整合式SIM卡推向商業市場。

Altair執行長Oded Melamed在MWC接受採訪時,被問到為何以上合作案很重要;他解釋,物聯網的成長,取決於蜂巢式連網裝置的安全性以及可擴展的數位用戶模式,如果IoT裝置可以像是行動裝置那樣開通服務,對於營運商而言變現十分容易:「一切都在於服務開通。」

Altair對蜂巢式IoT市場抱持樂觀態度。Melamed表示:「網路覆蓋終於到位了,以CAT-M來說,我們已經在日本和美國實現了100%的覆蓋率;」他指出,隨著網路覆蓋範圍的擴大,方案成本會更低(包括硬體和服務),會「越來越便宜。」剩下唯一的問題是易用性,「透過將SIM卡整合至蜂巢式數據機晶片,我們也正在解決這個問題。」

有幾款內建Altair蜂巢式IoT數據機晶片的裝置在MWC亮相,例如總部位於英國的跨國行動通訊網路營運商Truphone,發表了號稱是「全球第一款內含完全符合GSMA標準的嵌入式SIM卡(eSIM)功能之IoT模組」。

網路服務的「調度」

Arm則正在加緊努力,協助那些想藉由物聯網賺錢的裝置供應商和行動網路營運商的日子更好過──該公司在一年前推出了一款名為Kigen的新型整合式SIM卡(iSIM)解決方案,提供網路接取的安全性,並透過Kigen OS儲存網路憑證。

根據Arm副總裁暨新興業務總經理Paul Williamson解釋,iSIM基本上是「整合在晶片上的SIM卡,」也就是內建於嵌入式系統的處理器晶片中;iSIM與eSIM類似,但後者「必須要焊在嵌入式系統的主機板上。」

Arm提供的Kigen遠端服務開通伺服器(remote provisioning server),旨在協助行動網路營運商將OTA功能整合到他們的平台中。 Kigen OS是一種佔用記憶體空間很少的安全作業系統和嵌入式應用堆疊,可以在Arm TrustZone上執行。

Arm對IoT產業生態系統的最大貢獻是其Pelion IoT平台(參考圖2);其Pelion Connectivity Management方案介於行動網路營運商和企業客戶之間,旨在調度行動網路營運商的服務,確保將正確的區域設定檔安全地傳送到物聯網裝置上。Pelion IoT平台將利用Kigen遠端SIM卡開通(Remote SIM Provisioning)服務。

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圖2:Arm的Pelion物聯網平台。
(來源:Arm)

Kigen和Pelion都與Arm的傳統半導體IP業務很不一樣;該公司裝置與連結性管理部門資深副總裁表示:「確實不一樣,」但他也解釋,行動網路營運商和裝置供應商都迫切需要這樣一個平台,好讓物聯網業務更加靈活、安全又有效率:「這是我們從軟銀(SoftBank)學到的。」日本行動通訊營運商軟銀,現在是Arm的東家。

實際上,除了軟銀,Arm正在努力拉近與其他行動網路營運商之間的關係。Arm和Vodafone在MWC期間上正式確立了戰略合作關係,雙方將整合iSIM、IoT軟體和網路服務,以「降低複雜性,並實現開放的物聯網裝置遠端服務開通。」

本文同步刊登於電子工程專輯雜誌2019年4月號;責編:Judith Cheng

(參考原文:How Does an Icebox Pay for a Data Plan?,by Junko Yoshida)