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物聯網之芯：感測器件與通信晶片設計

為了解決wifi 6覆蓋範圍的問題，作者曾凡太 這樣論述：

本書為“物聯網工程實戰叢書”第2卷。書中從物聯網工程的實際需求出發，闡述了感測器件與通信晶片的設計理念，從設計源頭告訴讀者我要設計什麼樣的晶片。積體電路設計是一門專業的技術，其設計方法和流程有專門著作介紹，不在本書講述範圍之內。 本書適合作為高等院校物聯網工程、通信工程、網路工程、電子資訊工程、微電子和積體電路等相關專業的教材，也適合感測器和晶片研發人員閱讀，另外也適合作為智慧城市建設等政府管理部門相關人員的參考讀物。 叢書序 序言 第1章 物聯網積體電路（IoT IC）晶片設計概述1 1.1 集成感測器件技術演進2 1.2 物聯網積體電路晶片分類3 1.3 物聯網積體

電路晶片設計要求4 1.3.1 物聯網積體電路晶片設計一般要求4 1.3.2 物聯網邊緣層設備IC晶片設計要求5 1.3.3 物聯網中間層設備IC晶片設計要求6 1.3.4 物聯網核心層設備IC晶片設計要求7 1.3.5 物聯網積體電路晶片安全性設計8 1.3.6 物聯網積體電路晶片低功耗設計9 1.4 物聯網積體電路晶片生態圈構建9 1.4.1 英特爾佈局雲端物聯網11 1.4.2 Marvell做業界最全晶片平臺解決方案11 1.4.4 TI建立協力廠商物聯網雲服務生態系統12 1.5 物聯網積體電路晶片定制化之變13 1.6 物聯網積體電路晶片產業化發展13 1.6.1 物聯網積體電路晶

片技術發展趨勢14 1.6.2 IC企業在物聯網領域的佈局23 1.6.3 感測器晶片和通信晶片是物聯網積體電路晶片產業的方向28 1.7 本章小結29 1.8 習題29 第2章 積體電路製造與設計基礎30 2.1 積體電路發展簡史30 2.2 積體電路產業變遷32 2.3 積體電路分類與命名規則35 2.3.1 按電路屬性、功能分類35 2.3.2 按集成規模分類37 2.3.3 按導電類型分類38 2.3.4 按用途分類38 2.3.5 按外形分類39 2.3.6 積體電路命名規則39 2.4 積體電路製造40 2.4.1 晶圓製造40 2.4.2 晶圓生產工藝流程44 2.4.3 積體

電路生產流程44 2.4.4 積體電路工藝46 2.4.5 CMOS工藝49 2.5 積體電路封裝49 2.5.1 積體電路封裝技術49 2.5.2 積體電路封裝形式枚舉52 2.6 積體電路微組裝工藝58 2.6.1 不同工藝晶片組裝58 2.6.2 積體電路組裝案例59 2.7 數位積體電路設計概要62 2.8 本章小結64 2.9 習題64 第3章 物聯網感測器件設計65 3.1 感測器件概述65 3.2 材料型感測器66 3.2.1 材料型感測器的基礎效應66 3.2.2 感測器半導體材料特性設計68 3.2.3 摻雜工藝改變半導體敏感特性69 3.2.4 設計材料成分，改變製造工藝

，調節敏感特性72 3.3 結構型感測器73 3.3.1 電阻敏感結構74 3.3.2 電感敏感結構75 3.3.3 電容敏感結構78 3.4 半導體敏感器件81 3.4.1 磁敏元件結構81 3.4.2 濕敏元件結構85 3.4.3 光敏元件結構88 3.4.4 氣敏元件結構93 3.5 生物敏感元件結構95 3.5.1 酶感測器結構95 3.5.2 葡萄糖感測器結構97 3.5.3 氧感測器結構99 3.6 圖像敏感元件結構101 3.6.1 CCD圖像感測器101 3.6.2 CMOS圖像感測器106 3.6.3 色敏三極管108 3.7 感測器介面技術109 3.7.1 感測器融合11

0 3.7.2 I3C匯流排協定111 3.8 幾種感測器設計實例116 3.8.1 MEMS感測器概述117 3.8.2 微機電系統（MEMS）壓力感測器118 3.8.3 微機電系統（MEMS）加速度感測器118 3.8.4 智慧壓力感測器119 3.8.5 智慧溫濕度感測器121 3.8.6 智慧液體渾濁度感測器121 3.9 本章小結122 3.10 習題123 第4章 物聯網通信積體電路設計124 4.1 通信電路概述124 4.1.1 物聯網常用通信方式124 4.1.2 物聯網通信電路進展128 4.2 物聯網有線通信電路設計130 4.2.1 RS232電路設計131 4.2

.2 用VHDL設計UART收發電路132 4.2.3 用Verilog HDL設計USART收發電路135 4.2.4 RS485電路設計141 4.2.5 光纖收發器電路142 4.2.6 USB 2.0介面電路設計143 4.2.7 USB 3.0晶片設計147 4.2.8 USB 3.0轉千兆乙太網單晶片設計148 4.3 物聯網無線通訊技術150 4.3.1 物聯網無線通訊技術概述150 4.3.2 物聯網無線通訊技術特性154 4.4 RFIC晶片設計155 4.4.1 RFIC 設計歷程156 4.4.2 RFIC設計流程156 4.4.3 RFIC設計行業的衰落160 4.4.

4 幾款射頻晶片性能一覽161 4.5 WiFi晶片設計163 4.5.1 WiFi晶片產業概況164 4.5.2 WiFi晶片設計171 4.5.3 WiFi無線收發基帶處理器設計174 4.5.4 WiFi晶片設計案列186 4.5.5 5G WiFi技術191 4.6 藍牙晶片設計193 4.6.1 TI CC2541藍牙晶片概述193 4.6.2 TI CC2541藍牙晶片RF片載系統195 4.6.3 TI CC2541藍牙晶片開發工具195 4.6.4 TI CC2541 藍牙低功耗解決方案196 4.7 本章小結197 4.8 習題197 第5章 窄帶物聯網（NB-IoT）19

8 5.1 NB-IoT概念198 5.2 NB-IoT商業模式199 5.3 NB-IoT技術標準200 5.4 NB-IoT實現高覆蓋、大連接、微功耗、低成本的技術路線201 5.4.1 NB-IoT提升無線覆蓋的方法201 5.4.2 NB-IoT實現大連接的關鍵技術203 5.4.3 NB-IoT實現低成本的技術路線204 5.4.4 NB-IoT實現低功耗的措施206 5.5 NB-IoT晶片設計208 5.5.1 NB-IoT晶片設計目標208 5.5.2 物聯網晶片生產廠商產品一覽209 5.5.3 NB-IoT終端晶片系統結構213 5.5.4 Rx架構的選擇216 5.5.5

Rx混頻器（Mixer）設計216 5.5.6 Rx直流偏移消除電路218 5.5.7 Tx中的模擬基帶219 5.6 NB-IoT業務範圍、應用場景及競爭挑戰221 5.6.1 NB-IoT主要業務範圍221 5.6.2 NB-IoT應用場景222 5.6.3 NB-IoT發展與挑戰223 5.7 本章小結223 5.8 習題224 第6章 “芯”隨“物”動，“物”依“芯”聯 物聯網晶片產業範疇 物聯網（IoT）被認為是世界產業技術革命的第三次浪潮，有著前所未有的大市場。隨著物聯網的普及，作為核心設備的晶片也迎來蓬勃發展，成為物聯網產業競爭的制高點。在千億連接和萬

億市場的吸引之下，運營商、通信設備商、IT廠商、軟體公司和互聯網企業等各方勢力，紛紛競逐這個潛力無窮的“風口”市場。 物聯網晶片產業主要包括RFID晶片、移動晶片、M2M晶片、微控制器晶片、無線感測器晶片、安全晶片、移動支付晶片、通信射頻晶片和身份識別類晶片等。囊括在物聯網這個術語中的器件有感測器、各種類型的處理器、越來越多的片上和片外記憶體、I/O介面和chipsets。封裝這些器件的不同方法也在不斷湧現，包括雲中定制ASIC、各種各樣的SoC、用於網路和伺服器的2.5D晶片，以及用於MEMS和感測器集群的fan-out晶圓級封裝技術。移動晶片作為連接物聯網的核心器件，也是整個網路資訊傳送

的樞紐。 物聯網晶片產業現狀 目前我國物聯網晶片的研發企業由於缺乏相關技術人才，創新服務能力不足，再加上晶片設計週期長、風險高等因素，導致了在晶片領域一直處於劣勢。我國晶片產業的產業基礎、產業結構、產業規模和創新能力與發達國家相比還有很大差距，技術空白點很多，骨幹企業規模和利潤都遠遠不及競爭對手。我國物聯網發展對晶片需求龐大，核心晶片主要依賴進口。以感測器為例，中高端感測器進口比例高達80%，傳感晶片進口比例高達90%，跨國公司在中國MEMS感測器市場占比高達60%。 全球產業正在整合，產業模式在變，中國積體電路產業只有靠創新的研發、創新的思維，才能找到正確路徑，避免掉入陷阱。物聯網產業

規模發展需要跨越三大壁壘：行業壁壘、技術壁壘和需求壁壘。如何突破物聯網晶片產業的核心關鍵技術，正成為我國晶片產業界要考慮的重點。 如何在IC層面推進物聯網技術的創新？從不同視角看物聯網會有不同的理解。 物聯網專家看物聯網：物聯網晶片要微功耗、低成本、多功能。晶片企業看物聯網：小晶片，大機會。投資機構看物聯網：只投物聯網晶片創業公司，這絕對是產業鏈的上游。 物聯網晶片創業挑戰 無論是做物聯網晶片、模組，還是做終端產品，創業的風險其實都很大。物聯網晶片的定位是位於整個產業鏈的上游，雖然投入非常大，門檻也很高，但進入後競爭者想要加入的難度會很高。物聯網市場的長尾效應，讓這些新加入的晶片公司能

夠在廣闊而分散的市場中找到自己的一席之地。晶片市場運營環境正在由運營商需求為主導向行業使用者需求為主導轉變，所以在這個階段，晶片初創企業與行業巨頭並不是競爭對手，而是開拓各自領域的行業夥伴。 物聯網晶片設計聽上去像是很簡單的主題，但深入一點就會發現，物聯網並不是單一的主題，肯定沒有什麼類型的晶片可以構成物聯網的廣泛應用和市場普適。 開發用於汽車、醫療設備和工業控制系統的晶片，還存在安全性的考量。這會帶來額外的複雜度和成本，另外還需要額外的時間來設計、驗證和調試這些設備。 在物聯網邊緣，這些設備盡可能地與設計目標相符。它們會將數以十億計的事物連接到互聯網。它們必須要廉價，必須出現在現場，必

須要能與物理世界進行交互，並且必須滿足低功耗要求。通過感測器和執行器與現實世界交互，涉及高電壓、物理學、MEMS和光子學這樣的領域。物聯網晶片設計需要更可靠、更安全，還需要滿足一些行業標準，比如汽車領域的ISO 26262或用於工業物聯網（IIoT）的OMAC和OPC工業標準。這些都會導致成本增長，也會拉長這些設備上市的時間。尤其是在移動電子產品領域，需要非常低的功耗以延長電池壽命，這需要複雜的電源管理，進一步增加了產品價格和設計複雜性。 “芯”隨“物”動：技能實力確定物聯網“江湖地位” 晶片的功能、性能和成本隨物聯網工程應用而動態變化。實現這些變化，要靠晶片設計企業的研發和技術實力。

（1）誰是霸主？群雄逐鹿核心戰場 萬物互聯離不開小小的晶片，包括華為、聯發科、英特爾和高通在內的行業巨頭紛紛發力物聯網晶片。晶片是物聯網時代的戰略制高點，誰能掌握核心技術，誰就能成為物聯網產業的霸主。 戰鼓擂響，深耕手機晶片市場多年的聯發科聚焦物聯網晶片，推出新一代客制化WiFi無線晶片平臺系列MT7686、MT7682和MT5932，這3款晶片具備了更多實用功能，功耗大大降低（約90%），喚醒時間小於0.1秒，開發者在開發新產品時能獲得周到的技術支援。 華為積極戰略佈局物聯網領域，高度集成的Boudica 120晶片將大規模發貨。預計全球將有20多個國家都部署NB-IoT（窄帶物聯網）

網路。華為已經與40多家合作夥伴展開合作，涉及20多個行業業態，在智慧停車和消防領域的應用處於領先地位。 風靡城市的共用單車是窄帶物聯網技術最大的應用市場之一。搭載物聯網晶片的單車將從一種出行方式擴展為一種生活方式。摩拜不僅牽手高通，在新款單車中加入高通的最新物聯網晶片，還與華為達成戰略合作，在窄帶物聯網應用及創新等領域開展深度合作。 物聯網成為推動世界高速發展的重要生產力，各國都在投入鉅資深入研究探索，我國也不例外。工信部發佈《關於實施深入推進提速降費、促進實體經濟發展2017專項行動的意見》，提出了NB-IoT商業化的具體方向，加快NB-IoT商用進程，包括拓展蜂窩物聯網在工業互聯網、

城市公共服務及管理等領域的應用，支援智慧工廠、智慧聯網汽車等創新業態發展。 （2）誰執牛耳？專利才是爭奪目標 物聯網萬億“蛋糕”雖然美味，但想要咬下去並不是那麼容易。在2G、3G甚至4G時代，中國企業並沒有佔據先發優勢，尤其是在核心技術方面，頻頻吃了專利的虧。例如，高通在CDMA領域擁有3 900多項專利，核心專利600多項，占CDMA所有專利的27%，壟斷了全球92%以上的CDMA市場。在中國，這一比例幾乎達到100%。吃過專利虧的中國企業在佈局物聯網時，更應該未雨綢繆，在專利上加大投入，儘早掌握行業的話語權。 根據諮詢公司LexInnova發佈的物聯網專利調查報告顯示，晶片廠商和網路

設備製造商在物聯網專利方面，晶片巨頭高通和英特爾排名前兩位，專利數量是第三名的兩倍。 物聯網發展還處在初級階段，變數還很多，但可以肯定的是，這將是一場激烈的專利戰。 （3）全面出擊？高通推出系列方案 高通公司第一個產品系列是移動SoC。它保留了高通為智慧手機打造的晶片性能；為了適應物聯網的需求，做了相應的軟硬體調整和改動，使其兼具強勁計算性能和聯網能力。 第二個產品系列是應用SoC。它由高通和穀歌聯手打造，集成Google Android Things軟體系統，支援觸控式螢幕、攝像頭及Google Assistant家居中樞產品的應用。家庭環境的物聯網產品只需要支援WiFi連接，不太需

要4G LTE的連接能力。通過減少對蜂窩技術的支援，優化應用SoC的成本。應用SoC可以用於智慧助手類產品、溫度調節器、安全類產品，甚至智慧冰箱。哈曼和聯想分別與高通合作，宣佈採用高通家居中樞平臺開發家居產品。 第三個產品系列是LTE SoC。它支援面向物聯網的4G LTE連接，譬如NB-IoT和e-MTC。LTE SoC系列除了支援LTE蜂窩連接外，還可利用其內置的ARM Cortex M系統微型控制器提供一定的計算性能。此系列非常適合智慧城市的相關應用。 第四個產品系列是連接SoC。這個系列僅內嵌了MCU，因此計算性能有限；在連接方面，僅支持WiFi、藍牙及802.15.4連接。 第五

個產品系列是藍牙SoC。它結構簡單，擁有微型控制器，僅支援藍牙無線連接。 高通還和亞馬遜、微軟合作，在晶片的M4微型控制器中集成了它們的雲平臺SDK。通過這兩款平臺，高通的客戶可以為家居打造成本較低，但仍然具備智慧特性的產品。 “物”依“芯”聯：設計新概念、新技術和新方法 萬物互聯，依賴物聯網晶片。聯網設備種類繁多，對物聯網晶片的功能和性能提出了更多要求。物聯網晶片涉及的新概念、新技術和新方法層出不窮。 （1）eMTC與NB-IoT，3GPP的新寵 隨著物聯網的進步和成長，許多行業都在期待有一個低成本、微功耗、更高節點密度的LTE晶片，為行業帶來革命性的改變。為了應對這些要求，國際化

組織3GPP宣佈了兩個全新的LTE規格，一個是Cat-M1（eMTC），另一個是Cat-NB1（NB-IoT）。eMTC與NB-IoT在運營商佈局LTE時，複用現有的FDD-LTE和TDD-LTE的網路基本設施。因此通過少量的設備投資，網路就可以實現對Cat-NB1和Cat-M1的雙模支持，從而更高效、快速地支持物聯網的演進與成長。晶片性能高達1.2Gbps的峰值速率，支援全網通、雙SIM卡、雙VoLTE和LAA，首批商用終端即將上市。 （2）軟硬體協同設計方法縮短設計週期 zGlue提供晶片與系統設計方案，將物聯網產品設計與製造相結合，具有高集成度、系統靈活、成本更低、風險更低和上市時間

更短等特點。zGlue提供了一個完整的產品設計解決方案，包括zCAD軟體、ZIP集成平臺、zGlueSmart FabricTM系統管理基片和zGlue ZipPlet StoreTM。研發人員可以訪問zGlue ZipPlet StoreTM，從供應商提供的晶片組中選擇並配置所需功能，自動在zGlueSmart FabricTM上生成滿足市場需求的晶片產品。zGlue Zip設計自動生成硬體和軟體發展環境，在設計平臺上立即開始功能驗證，所以從產品概念到批量生產的研發週期被縮短，上市時間也提前了。 （3）eSIM晶片應用普及 eSIM卡的概念就是將傳統的SIM卡直接集成在各種物聯網晶片之上

，而不是作為獨立的可移除零部件加入設備中，使用者無須插入物理SIM卡。 如果說SIM卡是移動互聯時代的物種，那麼eSIM就是專門為萬物互聯時代量身打造的嵌入式集成晶片。簡單概括，eSIM具備不占空間、低成本、高安全等特性，在技術上有著SIM卡無法比擬的優勢。eSIM將成為物聯網設備的中樞神經。 目前，eSIM已經應用到了車聯網、共用單車和消費級電子設備等眾多領域。摩拜單車最新的智慧鎖就是基於eSIM晶片設計，實現了更省電、終身免維護，且防盜能力強等特點。eSIM這顆“芯”已經成為萬物互聯的硬體載體和安全信任的根本。 物聯網技術在智慧公用領域的應用由來已久。應用在表具（燃氣表、水錶和電錶）

上的“GPRS無線遠傳方案”通過GPRS移動通信網路實現伺服器與表具資料的資訊交互。物聯網表在實際應用中存在維護成本高、改造成本大、功耗大，以及在實際應用中往往長時間暴露於外部環境，使得傳統實體SIM卡容易氧化而引起接觸不良和掉線等問題。eSIM晶片可以避免此類問題，有效提高應用的穩定性和可靠性，從而大大降低實際運營中的維護成本。 智慧醫療領域中物聯網技術的應用已經逐步深入。但是在複雜的應用場景中，當前智慧醫療設備往往受到干擾性強、攜帶不方便等因素的困擾，導致實際應用效果不盡如人意。 智慧醫療設備通過內置eSIM卡技術避免了實體SIM卡的空間限制，有效縮小了配件產品的體積，可以輔助實現多種

醫療設備便捷式設計的實現，從而拓寬使用場景，有效提高抗干擾性，提升資料傳輸的可靠性和穩定性。因此，內置eSIM卡技術的應用對於便捷式智慧醫療設備業務拓展和功能延展有著重要意義。中國聯通正式宣佈在6座城市率先啟動“eSIM一號雙終端”業務的辦理，這也意味著可穿戴設備可以和使用者手機共用號碼。 （4）SDR概念加速研發進程 在通用的硬體平臺上用軟體實現各種通信模組的SDR（Software Defined Radio，軟體定義無線電）概念，其實早在3G時代就已經出現了。物聯網晶片企業從技術分類上來看，其實只有兩大類：一類是用傳統ASIC（Application Specific Integra

ted Circuit，專用積體電路）方式；另一類就是以SDR做物聯網晶片前端設計的方式。 低頻次連接、傳輸速率低的物聯網的出現，恰恰使SDR功耗高的短板變得不再重要，而使得軟體屬性晶片（泛指通過軟體設計的晶片，如SDR（軟體定義無線電）和SDN（軟體定義網路）基於FPGA基片，通過軟體程式設計而開發的晶片）特有的反覆運算迅速、製作成本低、定制化開發快等技術優勢被放大。基於SDR的物聯網晶片解決方案支援NB-IoT和LORA技術的雙模產品，可應用于智慧城市、智慧消防、智慧健康和智慧三表等領域。 （5）用於神經網路計算的高性能晶片 麻省理工學院（MIT）的研究人員開發出了一種可用於神經網路

計算的高性能晶片。該晶片的處理速度可達其他處理器的7倍之多，而所需的功耗卻比其他晶片少94%~95%。未來這種晶片將有可能被使用在運行神經網路的移動設備或物聯網設備上。 處理器在進行計算的時候，會在記憶體中來回移動資料。由於機器學習演算法需要大量的運算，因此在來回移動資料的時候會消耗大量能源。這些計算可以被簡化成一種具體的操作，這種操作被稱為點積（dot product）。他們的想法是，是否可以將這個點積功能部署到記憶體中，從而不用再不斷地移動這些資料。 神經網路晶片會將節點的輸入值轉化為電壓，然後在進行儲存和進一步處理的時候將其轉換為數位形式。這種做法讓這塊晶片能夠在一個步驟中同時對16個

節點的點積進行計算，而且無須在記憶體和處理器之間移動資料。這種處理方法更加接近於人類大腦的工作方式。 （6）積體電路工藝和封裝技術 物聯網晶片設計流程和製造工藝都必須創新，其中包括功率管理、電路簡化和成本降低。晶片的工藝節點從55nm遷移到28nm會節省更多成本。隨著工藝的發展，成本還會繼續下降。 另外還有其他降低成本的方法，如將多個感測器封裝到一個集群中以實現規模經濟的方法。這種方法背後的思想是，即使並不是所有的感測器都會被使用，但生產集群感測器的成本還是比單獨生產單個感測器的成本更低。 （7）虹雲工程推動物聯網覆蓋範圍 中國正在積極推進網路演進，發展下一代網路技術。有報導稱，中國

的虹雲工程會在2018年底發射首顆技術驗證星，開展低軌寬頻通信演示驗證及應用示範。2022年，中國將部署和運營整個衛星系統，構建156顆衛星組成的天基寬頻互聯網，形成以低軌寬頻通信為主，兼顧導航和遙感的綜合資訊系統。屆時，無論我們身處沙漠、海洋或飛機上，都能享受與家裡一樣的上網速度和服務體驗。 美國太空探索技術公司SpaceX星鏈（Starlink）計畫將開展對地通信測試。該專案計畫在2024年前發射近1.2萬顆小衛星，向全世界推出高速互聯網服務，助力物聯網的普及和發展。 關於本書 本書是“物聯網工程實戰叢書”的第2卷——《物聯網之芯：感測器件與通信晶片設計》。本書基於物聯網工程的實際應

用，系統介紹了感測器件與通信晶片的設計理念與方法，從源頭告訴讀者需要設計什麼樣的晶片，以及如何去設計這樣的晶片。 僅以此文致敬那些為物聯網的發展做出貢獻的工程師們！同時感謝在本書寫作和出版過程中提供過幫助的各位朋友！本書參考了較多文獻，但因為所參考的文獻繁多，未能一一列出，非常感謝文獻作者對促進我國物聯網工程技術的繁榮和發展所做出的貢獻。 曾凡太 于山東大學 2018年10月

wifi 6覆蓋範圍進入發燒排行的影片

從黨軍關係論習近平主政時期政工體制之運用

為了解決wifi 6覆蓋範圍的問題，作者張育君 這樣論述：

中共黨軍關係在本質上是重要軍事領導幹部也是黨員身份，黨的政策透過軍事領導幹部在軍隊中執行，共黨與軍隊遂成為無法分離的共生模式，本研究著重探討中共歷代領導人的黨軍關係，並深入描述習近平主政時期黨軍關係的面貌，透過政治工作體制運作掌控軍隊，具體表現在政工體制調整、人事佈局、新媒體運用等方面，以實踐「黨指揮槍」、「黨對軍隊的絕對領導」的傳統原則。在政工體制調整方面，習近平透過具中國特色的軍事變革，著眼於推動依法治軍、從嚴治軍，緊扣權力的重要關鍵，企圖建構嚴密的運作機制及權力分配，強化對軍隊的全面掌控；從人事甄補佈局而論，習近平透過穩固軍隊政治部門的主導權，打破傳統慣例的人事安排邏輯規則，採取靈活的

調整與規劃，按「能打仗、打勝仗」與「對黨忠誠」的要求，精進軍隊武裝力量；以新媒體運用層面，併用傳統媒體與網路新媒體，以及融媒體的運行機制，對具中國特色社會主義理論體系、領導人政策思想加強宣傳作為，企圖從思想政治教育上掌控軍隊。自習近平主政以來，多次確立習近平的重要核心地位，以及奠定習近平新時代中國特色社會主義思想的指導至高點，以習近平為核心的黨中央，儼然成為習近平充分掌握權力的具體例證，權力不僅是集中在中央軍委，更是集中在軍委主席為核心的重要關鍵，習近平漸次強化對軍隊的絕對控制權力，在黨軍關係的歷史傳統下，習近平正試圖成為集權者，其影響力已不容小覷。

物聯網沙場「狙擊槍」：低功耗廣域網絡產業市場解讀

為了解決wifi 6覆蓋範圍的問題，作者趙小飛 這樣論述：

隨着物聯網行業的迅猛發展，人們對物與物連接的需求不斷提高，需要低功耗、長距離、低成本、大容量連接方式的終端種類越來越多，傳統物聯網通信方式已無法滿足這一類型終端的需求。物聯網通信層的短板已成為阻礙物聯網發展的重要因素，因此，低功耗廣域網絡（LPWAN）應運而生。從2015年至今，低功耗廣域網絡從默默無聞到成為了物聯網最熱門的領域之一。目前產業界的大部分企業都和低功耗廣域網絡有着直接或間接的關系。 本書從市場的角度整理了低功耗廣域網絡近年來發展的歷程，並從產業經濟的視角分析了低功耗廣域網絡不同主流技術在商用中的各種狀況，包括各種技術的演進狀況、商用發展歷程、生態競爭格局、主要供給方和需求方所發

揮的作用。本書並未涉及技術性的內容，更多的是產業、市場方面的內容，可供從業者、投資人或對物聯網感興趣的人員參考。 現任物聯網智庫CEO，從事物聯網行業媒體、市場研究工作，長期關注物聯網商業化進展，尤其是近2年來對低功耗廣域網絡的持續關注，已公開發布該領域市場觀察文章近百篇。   第一章 橫空出世：從圖盧茲小鎮上一家創業公司說起/1 1.1明星創業公司—法國Sigfox超記錄融資光環和業務模式 吸引全球目光/2 1.1.1超規模融資和重量級投資機構/2 1.1.2全球物聯網網絡運營商的野心/4 1.2Sigfox的啟示—物聯網需要專用的網絡為人們所認可/5

1.2.1虛擬運營商專家的建議/7 1.2.2眾說紛紜/8 1.3補齊網絡短板—物聯網終端對功耗和距離的需求/9 1.3.1物聯網網絡層仍有重大短板/10 1.3.2在矩陣中發現短板/11 1.3.3低功耗廣域網絡補齊短板/13 1.3.4低功耗廣域網絡的特點/14 1.4開啟新的應用—大量行業、海量終端接入帶來的效應/16 1.4.1戰場上武器的類比/16 1.4.2廣闊的應用場景/18   第二章 龐大家族：低功耗廣域網絡的發展歷史和陣營/21 2.1三十年沉浮—低功耗廣域網絡早期的雛形和概況/22 2.1.1安防應用網絡AlarmN

et/22 2.1.2數據服務網絡ARDIS/23 2.2歷史的青睞—世界移動通信大會上的潛在力量/25 2.3今日的家族—十多個技術方向形成兩大陣營/27 2.3.1明顯的兩大陣營/27 2.3.2無線電頻譜也是陣地/28 2.4初探各類技術的來龍去脈/32 2.4.1授權頻譜陣營技術/32 2.4.2非授權頻譜陣營技術/35 2.5為何「三十年河東、三十年河西」/47 2.5.1需求擴展：更多的應用場景/47 2.5.2供給擴展：低廉的網絡部署成本/48   第三章 商用演進：高度標准化和產業生態推動的力量/50 3.1規模效應和公共

資源的充分利用：少量技術標准的市場/51 3.1.1無線通信商用中的規模效應/51 3.1.2公共頻譜資源的「公地悲劇」/52 3.2高度標准化和產業參與者是決定因素/55 3.2.1他山之石—WiFi商用中高度標准化作用/55 3.2.2產業生態的力量/57 3.3不得不說的標准化組織/59 3.3.13GPP/59 3.3.2LoRa聯盟/61   第四章 跑馬圈地：各類主流技術搶占先機/66 4.1多樣化的運營商參與跑馬圈地/67 4.1.1多樣化物聯網運營商矩陣/67 4.1.2三類典型的物聯網運營商/69 4.2商用現狀—各類技

術已圈到的「地盤」/72 4.2.1授權頻譜技術NB-IoT/eMTC的「地盤」/72 4.2.2草根LoRa「逆襲」，「地盤」遍及全球/91 4.2.3行業明星Sigfox在全球開疆擴土/106 4.2.4Ingenu公司的全球RPMA網絡之夢/109 4.3跑馬圈地的邏輯—物聯網應用的生命周期保障黏性/111 4.3.1時間窗口的先機/112 4.3.2用戶黏性保障物聯網市場的一席之地/113   第五章 產業生態：產業經濟視角下低功耗廣域網絡市場格局/115 5.1產業經濟學研究的經典框架/116 5.1.1產業鏈研究框架/116 5.1.

2產業組織理論框架/117 5.2不同於傳統通信業的產業鏈/118 5.2.1傳統通信行業的產業生態/119 5.2.2多樣化和碎片化催生的新的產業生態/120 5.3產業組織理論框架下的低功耗廣域網絡/123 5.3.1低功耗廣域網絡所處的市場結構/124 5.3.2市場結構下低功耗廣域網絡企業的行為/130 5.3.3低功耗廣域網絡績效：互補和替代/134 5.4產業生態的力量：「猛虎」還是「蟻群」/139 5.4.1新產業環境，一體化、整合化需求提高/139 5.4.2新環境下的生態優勢/140 5.4.3企業優勢全景圖下的低功耗廣域網絡產業/

142   第六章 賦能力量：產業生態中的「供給側」群體/145 6.1切莫拔苗助長，目前僅是供給方拉動階段/146 6.1.1利好不斷就代表全面繁榮嗎/146 6.1.2供給和需求力量博弈的三個階段/149 6.2供給側的主要力量/152 6.2.1低功耗廣域網絡芯片供應商/152 6.2.2低功耗廣域網絡模組供應商/157 6.2.3共享化的商業模式—TTN和CLAA/158 6.3幾個典型的供給方代表/160 6.3.1逆襲的事實標准推動者：Semtech/161 6.3.2另一個法國物聯網新星Actility/170   第七章

需求廣泛：低功耗廣域網絡的應用逐漸開啟/174 7.1不僅僅是抄表停車，大量示范應用已經開啟/175 7.1.1機遇：數十種應用已孵化和落地/175 7.1.2挑戰：長尾需求的市場/178 7.2探索用戶的需求/182 7.2.1關注用戶需求模型/183 7.2.2需求方視角下的成本因素轉變/186 7.3人人成為「運營商」：需求方是產業發展的最大受益者/188 7.3.1產品「運營商」的價值/189 7.3.2補齊產品「運營商」所需技術短板，提供最合適的支撐技術/191 7.3.3個人也能成為「運營商」/192 7.4生活中低功耗廣域網絡的典型應用

/193 7.4.1共享單車智能鎖中的秘密/193 7.4.2「跑步雞」准確計步的保障/198 7.4.3用物聯網抓老鼠：基於LoRa的捕鼠夾/200   第八章 未來展望/203 8.1先行試水，探索紅利/204 8.1.1物聯網發展的試金石/204 8.1.2低功耗廣域網絡未來的「紅利」/208 8.2政策支持力度空前，表明態度最重要/213 8.2.1莫將數字當成「聖旨」和任務，而是對產業發展的態度/214 8.2.2更多關注企業的市場化行為/216 8.2.3理性看待「看不見的手」和「看得見的手」/217 8.3搜索引擎指數：強勁增長

的低功耗廣域網絡/218 8.3.1搜索引擎中的NB-IoT和物聯網/219 8.3.2搜索指數峰值與NB-IoT重大事件/221 8.3.3物聯網中的主角，未來趨勢仍是上升/222 8.3.4一些推測：包括LoRa在內的整體產業發展看漲/225 “萬物+”的新時代 祝賀物聯網智庫趙小飛的新作出版。 最近，我一直在講“萬物+”的概念，它來自我很長一段時間的觀察和思考。 回顧通信業的變革，我們會發現，重要的商業模式轉變，新的現象級企業的誕生，與通信協議的變化有著深刻的關係。在貝爾發明電話後，通信一直是基於“X.25”協議的；到了1992年，美國提出建設信息高速公

路，IP協議成為通信業最重要的標準，中國也建立了世界上最大的IP網絡— ChinaNet，互聯網開始蓬勃發展；2001年，全球電信運營商提出了CDMA和GSM兩個移動通信協議，激發了無所不在的移動通信能力。而現在，我們又站在了一個新的偉大時代的關口，窄帶物聯網協議（NB-IoT）的誕生，將使萬物互聯變為可能。   NB-IoT標準是5G演進的組成部分，它可以解決過去我們在IP時代、移動互聯時代通信傳輸所遇到的時延問題、能耗問題、安全問題等，它可以將海量的“物”接入網絡。這場新的通信行業底層技術的變革，預示著一個新的偉大時代—“萬物+”時代的到來。 “萬物+”時代意味著對所有聯網的物

體，我們都能感知它的狀態，產生海量的感知數據；意味著這些感知數據能夠實時地被網絡所傳遞；意味著這些數據通過雲計算、人工智能能夠被干預，被賦予智能。形像地說，“萬物+”為我們的世界構建了一套神經網絡系統。 之所以“萬物+”時代能夠在今天誕生，這是雲計算、人工智能、大數據、傳感器，以及窄帶物聯網等多種技術融合的結果。萬物能夠互聯，相聯之後被賦能，而賦能的結果就是人與人、人與物、物與物之間能夠有效地協同，在這個過程中又會出現商業模式和技術的創新。 在“萬物+”時代，企業最核心的能力，應該是如何通過萬物互聯進行客戶運營。如何運營？就是要保持實時在線和連接，實時知道客戶所處的場景，並在關鍵時刻提

供關鍵服務。比如說，這個鞋子客戶穿沒穿，使用的效率怎麼樣，通過不斷感知鞋子的狀態，了解客戶所處的場景和需求，並在關鍵的時刻提供關鍵的服務。我們正從一種物質充分消費的時代，變成要為感受付費的時代。而所有的感受付費，都和客戶所處的場景有關。 “萬物+”時代，業務模式要從賣產品、賣服務轉換到運營上來，即所謂的“萬物皆運營”。這種運營的核心，就在於為客戶在關鍵的時刻提供各種各樣關鍵的服務。 在“萬物+”時代，我們今天所有的技術架構都將會變得無效。在海量設備實時連接的場景下，新一代的芯片、操作系統、數據庫、軟件，等等，都需要新的架構和設計。 “萬物+”時代，為中國提供了在ICT領域進行顛覆性創新的最

好機遇。我們有全球數量最大的設備連接需求，全球ICT產業鏈基本上都在中國，中國又有政策支持上的優勢。在互聯網的衝擊下，全球電信運營商都在減少投資，但中國的電信運營商在政府的支持與引導下，正在規劃建設世界上規模最大的窄帶物聯網，這將意味著中國絕大部分的國土都能被高覆蓋、低功耗、高穿透的新型網絡所覆蓋，而網絡計費也會更加低廉。 我們處在這樣一個激動人心的時代，技術創新正在不斷達到它的最高點，雲計算、大數據、人工智能、物聯網等技術正在打造一個人類曾經設想而今天正在不斷實踐的，萬物都有傳感器、萬物都能被連接、萬物都能被賦能、萬物都能協同創造的新時代！   有人預測，到2020年，全世界將有

500億設備通過窄帶物聯網被連接起來。這個數字很驚人，但我以為，未來遠比我們的預測和想像更精彩！ 歡迎“萬物+”新時代的到來！   寬帶資本董事長 田溯寧 前 言 2016—2017 年物聯網產業中最熱門的話題莫過於低功耗廣域網絡（LPWAN），尤其是2016年6月NB-IoT核心協議凍結後掀起的新一輪物聯網產業熱。物聯網產業鏈中的各類企業紛紛開始對NB-IoT給予高度關注並製訂了相關產品開發計劃，資本圈更是密集挖掘物聯網概念股和優質的物聯網項目。一時間，只要是以NB-IoT為主題的各類技術、產業或投資的論壇，一定是人氣爆滿。 NB-IoT帶動的不僅是自身產業生態陣

營的快速發展，也讓LoRa、Sigfox、RPMA等其他低功耗廣域網絡技術獲得了絕佳的市場機會。尤其是LoRa以及以此為基礎制定的LoRaWAN規範。在過去一年多的時間裡，國內外從業者對LoRa並不陌生，而且有大量基於LoRa的物聯網應用項目已經落地。 2009年起，物聯網經歷過幾輪起伏，包括對RFID等傳感層技術的炒作、對智能硬件的追捧，但是整個技術的成熟度、需求環境、成本收益還不足以支撐大規模物聯網的落地，尤其是在連接部分存在短板，即大量需要低成本、低功耗、長距離連接的終端沒有有效的技術支持。而低功耗廣域網絡技術的成熟，讓這一短板得到了補充，而且不少行業的應用需求也漸趨明顯，產業鏈中的

各類企業經過數年的殘酷競爭也變得非常務實了。由低功耗廣域網絡帶來的這一輪物聯網熱潮比前幾次更接地氣，各企業更加關注採用低功耗廣域網絡能夠帶來哪些落地應用和商業模式。 從2015年起，筆者就開始對低功耗廣域網絡產業的發展進行持續跟踪觀察，在物聯網智庫公眾號、行業期刊等平台上發布了近百篇市場分析文章，及時介紹各類技術的最新進展和觀點，對各陣營的產業結構、市場行為、產業績效、生態佈局、競爭格局等進行了分析。為了系統地回顧該領域的產業和市場發展狀況，從2017年7月開始，筆者對此前撰寫的文章進行整理、歸納、總結，形成本書。關注該領域，一方面是因為本人就職於物聯網智庫，這是一個聚焦物聯網垂直領域的新

媒體、產業研究公司，需要對物聯網前沿、熱門領域進行密切跟踪；另一方面，也是因為筆者從參與通信行業工作開始就接觸物聯網，所以對於物聯網通信方面更為關注。   進入物聯網這個領域，源於筆者2011年3月開始在中國信息通信研究院（原工業和信息化部電信研究院）工作。當時所在部門的主要業務是給通信企業提供管理諮詢服務，包括戰略、市場、業務和運營等方面的業務。入職後參與的第一個項目是“新疆移動M2M與物聯網發展領域研究”，這是我首次接觸物聯網，也是對這個產業學習的開始。整個項目週期為3個月，我和項目組同事在新疆移動公司駐點兩個月以上，每天和新疆移動集團客戶部M2M負責人一起工作，梳理新疆移動發布的

物聯網產品、各地市公司物聯網市場狀況、行業客戶營銷行為，並協助新疆移動編撰了運營商物聯網應用案例集，修訂了《行業經理物聯網業務規範手冊》。   在中國信息通信研究院此後的工作中，我參與的項目不少都和物聯網相關，包括珠海移動、中國電信北京研究院、新疆移動的各類市場、運營諮詢項目，並開始對運營商物聯網產品、業務模式有了系統的了解。當時，運營商對其物聯網產品已有通道類、集成類、平台類等分類，孵化出宜居通、千里眼、電梯衛士、大棚管家、無線POS等多樣化的產品，確實解決了不少用戶的痛點。不過，這些產品更多是藉助了運營商逐漸閒置的GSM網絡資源提供的通道型業務，而且行業需求非常分散、規模很小，加上

當時3G正處於擴張期，因此物聯網無法在運營商整體戰略中佔據一席之地。   令我印象最深的一個物聯網應用是新疆生產建設兵團農場實施的遠程滴灌。這個項目推出的背景是：一方面兵團某師有數十萬畝大田需要有效灌溉，另一方面是新疆缺水乾旱的環境，通過物聯網解決方案可對滴灌電磁閥開關、灌溉水量、灌溉時間等進行精準化控制。雖然當時主要採用2G網絡，以短信形式來控制滴灌設備，但確實起到了科學灌溉和節約用水的效果。項目論證時，我們將2G網絡和微波、ZigBee、WiFi等方式進行比較，推薦使用2G連接方案作為最佳方式（新疆廣袤的地域中不一定都有2G覆蓋）。不過，除了滴灌外，數十萬畝大田裡還蘊含著大量物聯網

可以發揮作用的舞台，而當時的技術和方案水平並不能完全滿足人們的需求，而且滴灌設備必須有專門的電力供應。曾有人提出未來可能通過一種專門用於物與物連接的網絡形式，其成本和功耗比2G更低，覆蓋距離遠遠超過2G，可以非常有效地滿足萬畝大田的物聯網連接需求。這可以算是對低功耗廣域網絡的一種初步的需求，而且這種需求確實明顯地存在。   2014年5月，我加入物聯網智庫，當時整個產業對智能家居、智能硬件非常狂熱，在那種背景下我們也不斷地組織行業研討會和沙龍，撰寫文章並幫助企業做市場推廣。這些產品形態背後需要的更多是WiFi、藍牙、ZigBee等短距離連接方式，與我此前關注的基於運營商的物聯網產品、業

務模式差別很大。由於之前的工作經歷，我也在不斷收集和關注基於廣域網絡連接的物聯網技術和方案，並經常與運營商、通信設備廠商等進行交流。 2015年年初，Sigfox公佈的法國創業公司融資記錄的新聞在海外物聯網圈子中有一定的影響力，加上2015年2月在巴塞羅那舉行的世界移動   通信大會上沃達丰和華為聯合展出了基於C-IoT的智能抄表應用，低功耗廣域網絡開始展露頭腳。我們也抓住這些新的熱點，開始持續跟踪這一領域的進展，在5月份我們開始將LoRa加入關注範圍。本書大部分的內容素材，都源於那時開始每週撰寫的市場觀察文章，如今整理成書，也算是對之前工作的一個總結。   寫書是一個漫長的過

程，由於要考慮到各章節之間的連貫性和邏輯性，加上物聯網市場的發展日新月異，本書的內容雖然源於此前撰寫的文章，但是將這些分散的文章變成一本書需要做大量的細化工作，大部分工作是對原來文章進行大幅修改，有些甚至是重新撰寫的。很感謝在寫作過程中得到各方朋友的支持，包括中國信息通信研究院、高通、華為、中興、中移物聯、Semtech、中科院計算機網絡中心等單位的專家及物聯網智庫的各位同仁，同時也感謝電子工業出版社李潔編輯的辛苦工作。 本書主要由筆者之前所寫文章彙編而成，難免帶有主觀色彩，由於筆者水平有限，本書內容難免有欠缺之處。對於書中不當之處，敬請讀者諒解並給予寶貴意見。   趙小飛 2

017年10月26日於北京

Google 智慧音箱之語音控制應用

為了解決wifi 6覆蓋範圍的問題，作者陳家振 這樣論述：

近年來，我們能看到語音助理的運用越來越盛行。從一開始iphone的siri，演進到智慧家庭的聲控家電、餐飲業使用的點餐互動機器人、電動車所具備的語音控制系統...等。相較於一般螢幕型人機介面、電腦圖控，語音助理具備對話的人性化功能。如果在工業系統中使用TTS(Text To Speech) API，就能在長期不監看螢幕的情況下，讓系統回報設備當下的狀態。如果在殘障廁所、車站的婦女等候專區...等，較需要人員幫助的公共區域，建置接收類似”救命”指令的裝置、音箱。並且使用STT(Speech To Text) API，可讓場所管理人員即時發現狀況，立即進行救援。本篇論文是使用GOOGLE A

IY VOICE KIT 2.0音箱，作為研究對象。透過調用Google Speech，實踐語音API對工業物聯網進行控制的應用。AIY主要使用Raspberry pi與Voice Bonnet board作為硬體進行建置，並在GCP(Google Cloud Platform)建立專案、服務帳戶、憑證與啟用GOOGLE SPEECH API等功能。 藉由AIY的GPIO作為輸出點， 撰寫Python來調用Speech API，使其送出訊號執行控制LED亮滅的實作。 API調用的身分驗證，主要是將服務帳戶中的密鑰JSON文件進行下載，並移動至Raspberry pi指定資料夾中，實踐GOOGL

E的授權與驗證。完成後，對AIY發出一個自動語音識別 (ASR)的request， 發送至GCP(Google Cloud Platform)。經過自然語言處理 (NLP)分析後，給予一個response，讓對應的LED燈亮起或熄滅。我們可以在覆蓋範圍較廣的5G、WIFI場域(商場、腹地較大的工廠...等)搭配穿戴式裝置、手機。透過調用SPEECH API，在現場對系統進行控制應用。