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1、 前前 言言 作为数字经济高质量发展的强力引擎,物联网的应用规模正乘着数字中国建设的东风快速扩大。2024 年 8 月,工信部发布推进移动物联网“万物智联”发展的通知,加快推动移动物联网从“万物互联”迈向“万物智联”,以助力行业数字化转型和新型工业化升级。云网融合是“万物智联”的基石,促进海量数据高效流动,为智能化提供算力基础,赋能千行百业数字化升级。物联网模组作为云网融合的端侧承载,承担了能力入口、安全入口、数据入口和交互入口的重要使命。通过物联网模组,云网融合能力可以更加快速、有效、全面的在数字化转型场景落地,实现数字化全流程贯通。通过云网融合的加持,物联网模组的入口地位进一步巩固。云网融
2、合和物联网模组“双剑合璧”,为用户提供全栈式数字化解决方案,进一步夯实数字化转型的基础。通知提出,到 2027 年蜂窝连接数突破 36 亿。万物智联时代,物联网模组作为重要的连接、感知和用户交互入口的作用愈发凸显。5G 物联网和 AI 应用的快速发展,云网融合基础设施的加速建设,将促进物联网模组向多要素融合的智能化连接方向迭代演进,以支撑新质生产力的打造,助力产业数字化、社会治理智能化、民众生活智慧化的蓬勃发展。安全是数字经济建设的基础。物联网模组作为云网融合的前端触角和入口,承担了安全保障的重要职责。因此,模组侧的核心根技术和全链条自主掌控能力尤为重要。在政策引导上,国家已将鼓励、引导芯片技
3、术国产化,芯片等高端技术突破写入十四五规划纲要,鼓励骨干企业技术攻关补齐物联网芯片技术短板。在市场需求上,数据是用户的核心资产,需要端-管-云立体化的安全保障体系,软硬件均需实现自主可控。目前,产业界使用完全国产内核芯片的模组占比较低,急需使用国产内核芯片的通信模组规模化替代,满足自主安全可控需求。新型基于 RISC-V 架构的云网融合通信模组,在传统物联网通信模组基础上叠加网络、云平台、安全、AI 等多种融合能力,提升端网云软硬件协同能力和智能化能力,实现面向客户的端网云融合一体化服务,助力产业智能化升级,促进物联向智联升级。RISC-V 架构作为一套开源开放的架构,可自主定制应用于通信芯片
4、、模组等关键技术领域,有助于掌握核心技术主动权,实现硬件国产化替代。天翼物联联合产业链合作伙伴共同编制 RISC-V云网融合通信模组物联网应用白皮书,本白皮书重点介绍了 RISC-V 云网融合通信模组发展情况、系统架构、主要功能和技术特点,以及物联网应用典型场景和方案。希望本白皮书能为行业伙伴发展基于 RISC-V 云网融合通信模组的物联网应用提供参考价值,为项目落地提供借鉴。天翼物联将持续推动 RISC-V 云网融合通信模组产业链生态合作,加快 RISC-V 云网融合通信模组应用规模落地。参编单位:(排名不分先后)天翼物联科技有限公司 黄勇军 彭昭 张建雄 李喆 林毅 王芸 刘玮 山东大学集
5、成电路学院 杜猛 孙涛 芯翼信息科技(上海)有限公司 陈峰 马千里 上海星思半导体有限责任公司 黄延坤 安亮亮 目目 录录 前 言.2 1.新一代云网融合通信模组发展现状.1 1.1 物联网通信模组发展现状与趋势.1 1.2 云网融合新范式助力物联向智联升级.2 2.RISC-V 产业发展情况.3 2.1 RISC-V 简介.3 2.2 国内发展情况.3 2.3 产业生态情况.4 3.云网融合通信模组架构与功能.6 3.1 系统架构.6 3.2 云网融合软件功能.7 3.3 硬件功能.10 4.云网融合通信模组应用场景.10 4.1 智慧城市.10 4.2 智慧金融.11 4.3 智能安防.1
6、2 4.4 工业物联网.13 4.5 智能交通.14 4.6 智能穿戴.15 4.7 智能家居.16 5.趋势、展望与建议.18 5.1 云网能力深度融合技术创新.18 5.2 产业发展建议.18 5.2.1 响应国家战略.18 5.2.2 加强产学研合作.19 5.2.3 推进产业生态建设.19 RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 1 1.新一代云网融合通信模组发展现状新一代云网融合通信模组发展现状 1.1 物联网通信模组发展现状与趋势物联网通信模组发展现状与趋势 1、国家政策推进万物智联,促进物联网快速增长 2024 年 8 月,工信部发布推进移动物联网“万物智联”发展的通知,
7、加快推动移动物联网从“万物互联”向“万物智联”发展,助力行业数字化转型和新型工业化,提出到 2027年蜂窝连接数突破 36 亿,未来 2 年将有 10 亿颗蜂窝模组新增需求。国内物联网市场规模保持快速增长态势,2024 年国内物联网连接规模有望达到 27 亿,复合增长率 9.3%。2、物联网模组市场规模持续增长 ABI Research 预测,2027 年全球蜂窝模组出货量有望突破 8.85 亿。2024 年国内蜂窝模组出货量约 3 亿片,Cat.1 模组和 NB 模组合计占比接近 9 成,其中 Cat.1 模组预计 1.7 亿片、NB 模组 9000 万片,NB 模组出货量逐步降低,Cat.
8、1 模组出货量持续提升,Redcap 模组开始逐步出货,物联网蜂窝模组市场整体向好。3、物联网模组呈多要素融合的智能化发展趋势 万物智联时代,物联网模组成为物联网连接和智能设备交互的重要入口,物联网模组正从传统的通信连接和数传功能,向多要素融合的智能化连接方向演进,支撑物联网业务高质量发展。随着 AI 与物联网的融合,将支持 AI 的芯片组直接集成到物联网设备中已成为一种新兴趋势,2023 年模组厂商出货的模组产品中,其中约有 12%在软件或硬件层面具备 AI 功能。预计到 2027 年,智能模组的出货量将以 76%的复合年增长率持续增长。目前已有移远、广和通、美格智能等模组厂商推出车规级模组
9、、GNSS 模组、卫星通信模组、AI 智能模组产品。移远基于不同平台开发出多款智能算力模组,适用于工业质检、智能相机、机器人、边缘计算盒子、智慧零售等多个领域,“移远 5G 模组+Jetson AGX Orin 平台”组合方案可应用于高端机器人、无人地面车辆、低速自动驾驶、智慧交通等终端产品及场景。广和通开发出 AI、5G、高端、中端和入门级多款智能模组,可满足客户对不同平台、性能、算力、成本的差异化需求;2023 年广和通推出 12TOPS 的 5G 高算力智能模组 SC171 来全面满足机器人的各种 AI 需求,其基于高通 QCM6490 平台设计,采用 8 核高性能处理器,内置 VDSP
10、,集成高性能图形引擎,可以流畅播放 4K 视频;除此之外,还专门成立了智能计算产RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 2 品线,以 AI 赋能下游行业的智能化应用。4、物联网传统模组与云、网协同不足 物联网通信模组是重要的连接、感知和用户交互入口,但大多传统物联网通信模组与网络和云平台的协同性不强,一方面易导致物联网终端设备存在网络无法感知、终端故障定位困难、网络拥塞等问题,另一方面网络和云平台提供的能力调用较分散,缺乏统一调用入口和简便调用方法。造成了客户排障难、故障处理时间长、整体运维成本高、终端应用与网络和平台对接技术门槛高等问题。从全链条自主掌控角度来看,目前的物联网传统模组
11、暂未实现自主可控,难以实现全栈式的安全管理。1.2 云网融合新范式助力物联向智联升级云网融合新范式助力物联向智联升级 为助力物联网终端智能升级,天翼物联率先提出云网融合通信模组,将模组作为智能连接的重要入口和实现云网融合、AI 智能升级的重要基础。云网融合模组即在传统蜂窝通信模组的基础上叠加网络、云平台、安全、AI 等多种云网能力,提升端网云软硬件协同能力和智能化能力,实现面向客户的端网云融合一体化服务。中国电信云网融合通信模组,通过集成快速入云、智能故障诊断、智能错峰、智能多网切换、量子安全、AI 智能等多种云网能力,赋能生态场景化的软硬一体产品,帮助终端注智赋能,简化客户应用开发,打造“模
12、组+网络+平台+应用”整体解决方案,形成面向客户应用的整体服务能力。其他物联网模组厂商进行了一些模组与平台联动的尝试,开始重视模组与自有核心业务融合发展,以模组为核心整合连接、平台和应用,提供面向行业终端的一体化解决方案和服务,但均未实现叠加网络、云平台、安全、AI 等的云网融合一体化服务。RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 3 2.RISC-V 产业发展情况产业发展情况 2.1 RISC-V 简介简介 RISC-V 是基于精简指令集计算 RISC 原理建立的开放指令集架构(ISA)。RISC-V 具有完全开源、架构简单、功耗更低、操作系统易移植、模块化设计等特点。RISC-V 基
13、础指令集则只有 40 余条,加上其他的模块化扩展指令总共不到 100 条,开发门槛非常低。相比之下,ARM有 200 多条指令,X86 架构有超 1500 条指令,两者指令数目多、冗余严重,文档数量庞大,导致在此两种架构的应用开发门槛较高。RISC-V 作为一套开源开放、自由免费架构,可以被任何学术机构或商业组织免费使用,是实现自主可控的一次弯道超车机会,有助于掌握核心技术主动权,实现国产化替代。RISC-V 的模块化设计允许用户根据实际需求自由选择和组合不同的模块,以适应多样化的应用场景,这种灵活性使得 RISC-V 在满足不同应用需求时更加高效和兼容。目前在全球范围内,众多芯片科技巨头和初
14、创公司纷纷加入到 RISC-V 支持者阵营中,以摆脱 ARM、X86 架构的垄断,其中包括高通、谷歌、英伟达、英特尔、三星、西部数据、台湾晶心、联发科、华为、阿里、杭州中天等。2.2 国内发展情况国内发展情况 我国鼓励、引导芯片技术国产化,芯片等高端技术突破写入十四五规划纲要,鼓励骨干企业技术攻关补齐物联网芯片技术短板,解决底层基础关键技术问题。2021 年,我国在中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要(“十四五规划”)中明确指出,国家要大力推动芯片技术的自主可控,提升产业链的安全性和稳定性。2023 年,国务院国资委与工业和信息化部联合印发关于加强 20
15、23 年度重点产品、工艺“一条龙”应用示范推进工作的通知,其中明确包含了“基于 RISC-V 内核的物联网通信芯片/模组”。同时,我国各级政府也积极推动 RISC-V 架构芯片产业的发展和规模落地。根据 Omdia 市场调研公司研究报告显示,2023 年在芯片领域 RISC-V IP 核出货量达到130 亿颗,其中近一半来自中国。Omdia 预测,2030 年中国 RISC-V 芯片市场规模将会达到 250亿美元,年复合增长率达到 47.9%,中国已成为 RISC-V 生态建设的重要力量。目前,业界正积极推动芯片自主可控“国产化”进程。RISC-V 是一套开源开放、自由免费架构,可灵活应用于通
16、信芯片、模组等关键技术领域的自主研发和创新,有助于突破长期在处理器芯片领域的知识产权限制,对于实现国家信息化建设、提升国家安全能力等方面都RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 4 具有重要意义。2.3 产业生态情况产业生态情况 1 1、RISCRISC-V V 开源生态和联盟开源生态和联盟 RISCRISC-V V 国际基金会国际基金会:成立于 2015 年,总部位于瑞士的全球非营利组织,负责维护标准的 RISC-V 指令集手册与架构文档,并推动 RISC-V 架构的产业发展。RISC-V 国际基金会会员已达 4400 多家,会员遍布全球 70 多个国家,中美企业参与度更高,包括阿里
17、巴巴、华为、中兴、腾讯、高通等知名企业,其中中国企业占比总会员数近一半。RISC-V 国际基金会推动以开源、开放、共建、共治模式发展 RISC-V 全球生态,采用开源 BSD 授权模式,任何企业、高校和个人都可以自由使用开源 RISC-V 相关技术。中国中国 RISCRISC-V V 产业联盟产业联盟:成立于 2018 年 9 月,依托上海集成电路产业优势,目前会员单位近 200 家,会员包括 RISC-V IP、芯片、软件、系统、应用与院校及科研院所。联盟搭建产业交流平台,推动 RISC-V 广泛应用,举办了多场 RISC-V 相关产业论坛,促进会员间交流及行业间交流,联合推广 RISC-V
18、 产业领域创新技术产品,组织联盟企业开展技术产品与市场需求的对接。中国电信天翼物联已加入该联盟,共同推进国内 RISC-V 产业生态发展和应用落地。中国开放指令生态联盟中国开放指令生态联盟:成立于 2018 年 11 月,依托中国科学院计算技术研究所,通过产、学、研、用深度融合,推动协同创新攻关,促进 RISC-V 相关技术和产品应用推广,探索体制机制创新,推进 RISC-V 生态在国内的快速发展。目前联盟在产学研促进方面通过计算所一生一芯,香山开源处理器等实践推动学界与产业界的衔接。2 2、RISCRISC-V V 蜂窝通信产业链情况蜂窝通信产业链情况 国内众多芯片厂商都开始布局 RISC-
19、V,目前有超过 300 家公司正在基于 RISC-V 架构进行开发,已完整研发出了基于 RISC-V 架构的各种芯片,包括用于低功耗 IoT、高性能计算、AI 智能、服务器、CPU 等 RISC-V 芯片。国内 RISC-V 蜂窝通信芯模的规模商用目前处于起步阶段,RISC-V 蜂窝通信产业链涉及 RISC-V IP、芯片、模组、底层技术研究等环节,具体如下图所示:RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 5 图 1:国内 RISC-V 蜂窝通信产业链 国内 RISC-V IP 厂商包括平头哥、芯来科技、赛昉科技等。RISC-V 蜂窝通信芯片厂商包括芯翼、海思、星思半导体、中移芯昇、创芯
20、慧联等,其中芯翼公司推出基于 RISC-V 架构的Cat.1 芯片 XY4100、星思半导体推出基于 RISC-V 架构的 5G Redcap 芯片 CS6610,中移芯昇发布了基于 RISC-V 架构的 Cat.1 芯片 CM8610。RISC-V 蜂窝通信模组厂商包括天翼物联、美格智能、中移比邻智联等。中国电信天翼物联推出首款规模商用的基于 RISC-V 架构的云网融合 Cat.1 模组 CTL03-RV,具有功耗低、安全性高、成本可控等特点,全产业链国产化,并集成智能故障诊断、快速入云等云网融合差异化能力,助力客户运维智能化,CTL03-RV 模组入选了 2023 年国资委和工信部的重点
21、产品、工艺“一条龙”应用示范国家项目,已实现量产和规模出货,并在智能电表、工业数采、车载家电、智能两轮车、定位追踪、电子工牌、充电桩等物联网行业终端落地应用。中国电信后续将推出 RISC-V Redcap 模组和 RISC-V NB 模组,以满足不同的物联网应用场景需求。RISC-V底层软硬件技术研究支撑主要由高校和科研院所承担,中科院计算所、上海交大、复旦大学、山东大学等国内知名高校和科研院所,持续投入 RISC-V 软硬件关键技术研究,在关键技术突破的基础上,积极推进技术产品化和产品产业化。高校和研究所的底层技术研究丰富了 RISC-V 产业链的技术栈,为生态的快速发展夯实了技术基础。RI
22、SC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 6 3.云网融合通信模组架构与功能云网融合通信模组架构与功能 3.1 系统架构系统架构 云网融合通信模组是基于通信芯片内核,将芯片周边电路、扩展功能、射频、电源、I/O接口等整合封装,并提供基础组件、云网融合能力组件等软件功能,实现端云协同助力低门槛终端的智联焕新升级。物联网终端通过使用模组,并配套相应的天线、SIM 卡、外设、电源管理等形成完整的硬件设备,通过相应的软件实现相关功能。云网融合能力组件通过内置端网云软硬协同技术,根据实际应用嵌入多种云网融合能力SDK,包括智能故障诊断、智能错峰、快速入云、智能多网切换和量子安全等能力,通过开放更多端云
23、协同能力解决客户终端智联升级和运营运维的痛点问题,降低终端的软硬件开发门槛。RSIC-V 架构从核心根技术层面实现自主掌控,为云网融合通信模组提供安全内核,全面保障数据安全。基于 RSIC-V 架构的模块化和精简化设计,云网融合通信模组为长尾化的物联网终端提供了灵活定制、低功耗和高兼容性的优势能力,充分赋能千行百业的物联网终端实现低成本的智能化升级。云网融合通信模组通过开放电信运营商的网络、云平台、量子安全、AI 智能等多种融合能力,能提升端网云软硬件协同能力和智能化能力,助力解决传统物联网模组存在的端网云协同性差问题,实现面向客户的云网融合一体化服务,以简化客户后续终端的软硬件应用开发。云网
24、融合一体化服务架构如下图所示:RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 7 图 3.1:云网融合一体化服务架构 云网融合通信模组系统架构如下图所示:图 3.2:云网融合通信模组系统架构 3.2 云网融合软件功能云网融合软件功能 1.智能故障诊断 物联网业务大多是端到端一体化服务,终端、网络和平台各环节相互独立,因缺乏全网RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 8 数据,物联网业务故障定位不清(终端、卡、网络、平台和应用问题),造成排障和处置时间长、整体运维成本高等问题。智能故障诊断功能通过在设备终端嵌入智能故障诊断 SDK,通过面向行业的物模型,根据用户上报的设备信息中的 IME
25、I 号和设备所属的用户进行关联,精准获取终端实时网络状态数据、终端运行数据、业务数据等,并结合 SIM 卡及设备接入网络的当前状态,通过端管云一体的故障数据诊断分析,快速精准地定位故障源,降低终端和网络运维成本。2.智能错峰 在 NB-IoT 网络物联网应用中,存在水表、燃气表等终端上报数据的时间集中,导致无线基站、核心网、平台面临峰值压力,终端数据上报面临网络拥塞风险,同时会引起终端反复重发,增加终端功耗,终端功耗直接影响终端使用寿命。智能错峰功能接收云端智能分析推送的所在基站闲时时间段,实现终端数据错峰上报,提升数据上报成功率。基于终端和网络的协同,通过远端平台对端侧控制,实现终端错峰接入
26、以及远端的通信行为控制,有效提升网络利用率和终端上报成功率,降低终端功耗。3.快速入云 物联网终端接入物联网平台需进行软件升级开发、对接调测,对客户、终端厂家具有一定的技术门槛和时间成本。快速入云功能在终端侧固化平台地址和对接协议,简化对接流程,并在平台侧配置物模型,支持终端设备快速适配上云,实现终端上电快速接入云平台,降低客户终端接入门槛。4.智能多网切换 不同地点各运营商网络信号强弱不同,可能会影响物联网终端的联网使用,同时现有物联网终端又很难快捷方便地切换网络,易导致物联网业务异常。智能多网切换功能集成多运营商多网连接能力,根据终端当前运营商网络信号强度,及时进行网络切换,最大限度地确保
27、移动网络的畅快稳定,提升物联网终端设备的联网率。5.量子安全 金融、政务、交通、医疗等国计民生领域存在安全需求,存在身份被冒用、终端设备数据被窃取/篡改、终端设备被恶意操控等安全风险,物联网终端安全升级门槛和成本较高。量子安全功能通过集成量子安全芯片,实现全制式场景的安全防护能力,与量子安全平RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 9 台协同提供“端到云”的全链路安全服务,满足国产信创体系的高安全性、自主可控的需求,帮助物联网终端降低安全准入门槛。6.AI 智能 将通用和行业模型能力嵌入模组,为智能终端提供算力本地化预处理服务,为物联网行业终端智能化升级注智赋能,同时实现高质量物联数据
28、采集。模组侧不仅可以为终端提供 AI算力,也可以基于云入口的特性,通过一键调用的方式,赋能终端便捷调用云网融合的 AI 能力。如基于模组的语音交互能力,通过 AI 大模型的语义分析和语义理解,更好地支持多模态语音交互的场景,同时通过模组的 AI 能力调用,能够更好地把 AI 能力在终端低门槛地使用。RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 10 3.3 硬件功能硬件功能 在物联网领域,随着万物互联时代的加速到来,设备的多样性、复杂性以及对低功耗、高性能的要求日益凸显。RISC-V 架构凭借其独特优势,能够为物联网设备提供更加定制化、高效能的芯片解决方案,有效降低成本,提升设备的智能化水平
29、。将云网融合能力与 RISC-V架构结合可以实现更灵活的场景需求定制。模组采用 RISC-V 通信芯片内核,在硬件上实现了RISC-V 架构,内置多种网络协议(TCP、UDP、MQTT、FTP/FTPS、HTTP/HTTPS、LWM2M、COAP),集成多个工业标准接口,支持多种外设扩展接口,并可根据行业客户需求集成安全芯片等硬件能力。4.云网融合通信模组应用场景云网融合通信模组应用场景 新一代云网融合通信模组的规模商用刚刚起步,行业对其技术特性和应用场景还在逐步探索中。本白皮书重点介绍了云网融合通信模组的一些典型应用,帮助各垂直细分领域企业更好地理解云网融合通信模组的技术特性及其应用场景。云
30、网融信模组已经广泛应用于智能表计、共享经济、移动支付、安防监控、智能穿戴、公网对讲、定位追踪等规模场景。未来随着 5G 物联网和 AI 应用的快速发展,还将与 AI 算力、量子安全等战新业务能力融合满足视频智能监控、工业视觉检测、物联网 AI 智能应用、低空经济等应用场景。4.1 智慧城市智慧城市 1、场景特点 智慧城市以物联网为基础,通过物联化、互联化、智能化方式,对城市基础设施、基础环境、生产生活相关产业和设施的多方位数字化、信息化进行实时处理与利用,为城市治理与运营提供更简洁、高效、灵活的决策支持与行动工具,为城市公共管理与服务提供更便捷、高效、灵活的创新运营。2、模组能力及案例 云网融
31、合通信模组为智慧城市各类物联网终端提供低成本、低功耗、高性能的智能连接、数据采集和数传服务,助力客户实现远程监控、精准运维和数据分析,可广泛应用于智慧城市建设涉及城市生活的各个垂直应用领域,包括智能表计、智能烟感、智能消防栓、智能井盖、智能门禁、智能门锁、视频监控、智慧停车、智能充电桩、智能路灯等各种安全、管理、RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 11 服务类的丰富物联网应用。智慧城市建设中,将有海量涉及社会治理、民生服务和个人隐私等类型的核心数据,RSIC-V 架构的云网融合通信模组可以在端侧保障数据安全,成为云网融合安全重要的端侧环节。智慧城市涉及了丰富的物联网终端,各类终端的
32、形态、功能、性能和场景不同,定制成本较高。RSIC-V 架构的灵活定制特性,助力智慧城市终端生态实现快速开发,低成本定制。智能燃气是智慧城市的重要应用场景。从市场现状来看,一方面智能燃气表具的原材料、生产加工成本持续上涨,市场竞争导致招标价格持续走低,表具厂商成本压力大,希望有低成本的硬件方案;同时从终端、网络、平台到应用的端到端故障定位难,运维效率低且成本高,希望能对故障进行快速定位。针对以上智能燃气表需求,云网融合通信模组融合了量子安全和智能故障诊断能力,通过集成量子安全芯片实现了国密安全;通过内嵌智能故障诊断能力,为燃气客户、表具厂商提供端到端快速故障诊断功能,提升远程运维效率。平台侧端
33、管协同智能故障诊断能力与燃气应用平台对接,实现故障智能诊断信息的实时查询。RSIC-V架构在燃气行业的应用,从芯片内核和底层技术层面充分保障了燃气数据和燃气表的安全性,协助客户构建了坚实的端-管-云安全体系。同时,RSIC-V 的开源和模块化设计,为燃气表定制提供了灵活和低成本的方案。图 4.1:RISC-V 云网融合通信模组在智能燃气表应用 4.2 智慧金融智慧金融 1、场景特点 随着数字经济的加速建设,我国移动支付行业需求量持续增长,智能 POS 机每年都以上百万台的数量增加。网络覆盖良好且速率较高的 LTE Cat.1 网络可以充分满足用户对于 POS机数据传输即时性及稳定性的需求,为用
34、户提供高质量服务。目前我国移动支付终端的使用RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 12 已经非常普遍,广泛应用于商业零售、餐饮、酒店、医疗、教育、运输、保险和电讯服务等领域,同时移动支付终端也在经历着由传统支付终端发展到智能化终端的变革中。智能设备作为支付业务的载体,从 POS 机到智能 POS 机,从蓝牙 POS 机到电签 POS 机,从小白盒到云喇叭,从二维码支付到人脸支付,从人民币到数字人民币,每一次新的发展演进都对应着新一轮的软硬件升级更新。2、模组能力及案例 针对移动支付的高安全性和低成本需求,云网融合通信模组融合了量子安全和智能故障诊断能力,通过集成量子安全芯片实现了用户
35、支付账号和支付数据的国密安全存储与传输;通过集成智能故障诊断能力,为移动支付商户、移动支付终端厂商提供端到端快速故障诊断功能,提升远程运维效率。终端侧支持智能 POS 机、扫码盒子、收款云喇叭等多种形态的移动支付终端,平台侧通过云网协同能力与收银系统、ERP 管理系统、会员系统对接,提供商家会员、卡券营销等增值服务。金融支付领域对于数据安全、传输安全和终端安全的要求较高,基于 RSIC-V 架构实现了底层软硬件的自主掌控,为移动支付的安全保障提供了助力。图 4.2:RISC-V 云网融合通信模组在移动支付应用 4.3 智能安防智能安防 1、场景特点 RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮
36、书 13 在平安城市以及众多其他安防需求的推动下,我国安防视频监控产业经历了快速发展。视频监控是智能安防系统的重要组成部分,包括前端摄像头、通信网络、视频监控平台等。摄像头采集前端视频/图像数据,视频/图像数据通过通信网络传到云端监控平台或智能手机,支持调阅实时、历史视频监控,支持对调阅的视频监控进行截图和录像等操作,及对视频进行安防监控 AI 分析和智能报警。智能安防包括社区盲点区域监控、建筑工地监控、工业生产监控、运营车辆监控、装修施工监控、农林牧副渔监控等应用场景。2、模组能力及案例 针对智能安防的高安全性和低成本、低功耗需求,云网融合通信模组融合量子安全和视联云能力,通过集成量子安全芯
37、片实现了视频图像数据的国密安全存储和传输;通过与视联网平台的视频云能力对接,为视频监控应用平台和智能手机监控 APP 提供简便快速的视频处理能力调用接口,可实现对视频/图像进行自动识别处理、存储和自动报警等功能,极大地简化了客户应用的视频处理功能的开发,打造端到端解决方案。RSIC-V 架构从芯片底层保障了云网融合通信模组的安全性,为安防数据、个人隐私等的安全管控保驾护航。图 4.3:RISC-V 云网融合通信模组在智能安防应用 4.4 工业物联网工业物联网 1、场景特点 工业物联网通过连接各种工业设备和系统,收集和分析数据,优化生产过程和提高操作效率,工业物联网的设备和技术多样性导致了严重碎
38、片化。2、模组能力及案例 云网融合通信模组赋能工业设备更加可靠的接入工业互联网,调用云服务的数据处理能RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 14 力,将工业数据的资产价值最大化。RISC-V 通过其开放和模块化的指令集架构,使得 RISC-V 特别适合工业物联网中需定制化的各种应用场景,利用 RISC-V 的开放源码特性,可以降低工业设备的研发成本和时间;通过集成传感器和执行器。以智慧能源应用示例说明。面向工业场景的蒸汽用气计量设备数据采集传输,并根据预付费余额进行实时开关阀门操作。目前在故障定位和维护等方面碰到环节多、难定位问题,终端设备涉及用气设备运行与安全生产,需要故障快速定位
39、与排查。云网融合通信模组集成到流量计设备中,满足客户各种场景化上下行传输需求;模组内嵌智能故障诊断、快速入云等云网融合能力,结合运营商云网协同资源优势和 AI 大数据分析能力,可实现快速的故障诊断和定位排查。智慧能源数传设备具有多品种、小批量和低功耗的特点,定制化属性较强。RSIC-V 架构的模组设计,根据客户需求进行了灵活定制和指令层面的功耗优化,提升了数传终端设计弹性,降低了设计成本和功耗。图 4.4:RISC-V 云网融合通信模组在智慧能源应用 4.5 智能交通智能交通 1、场景特点 RISC-V 在智能交通中的应用服务主要涉及到智能交通和车辆管理等方面。在智能交通方面,通过车载传感器、
40、交通摄像头等各类物联网终端设备实时采集各类交通数据,实时监测道路交通情况,实现智能交通信号控制、交通拥堵预测、智能导航等应用,提高道路通行效率。在车辆管理方面,智能网联车辆通过蜂窝通信技术与运营监管平台或用户移动终端进行信息传递,通过实时监测车辆状态,对车辆的故障预警和预防进行管理和优化。2、模组能力及案例 RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 15 以两轮电动车应用示例说明。两轮电动车联网逐步进入智能化时代,旨在抢占人际互动的入口,为消费者、品牌企业、运营平台、政府监管等方面提供坚实的保障基础。两轮电动车防盗终端要有振动报警、越界报警、主电源断电报警、备用电池欠压报警、防拆报警、定
41、位上报、指令接收、数据通讯等功能。针对两轮电动车联网和监管需求,云网融合通信模组集成电信北斗定位能力,能实现 30 米以内的定位精度,能够采集、存储和发送经度、纬度、速度、定位时间等信息及异常报警。同时云网融合通信模组采用 TLS 加密,实现动态安全监测信息、异常情况信息、电池组总电压、温度、电流信息及单体电池电压等信息传输功能,并融合电信的智能故障诊断、快速入云等差异化能力,为两轮电动车客户提供端网云融合一体化通信服务。两轮车涉及大量民生和个人隐私数据,尤其电池的安全管理十分重要。RSIC-V 的架构设计,在赋能智能化升级的基础上,从芯片底层保障了国计民生数据和个人隐私数据的安全性,提升了电
42、池安全管理的能力。图 4.5:RISC-V 云网融合通信模组在两轮电动车应用 4.6 智能穿戴智能穿戴 1、场景特点 智能穿戴设备涉及智能手表、智能手环、电子学生证、电子工牌、老人看护、公网对讲、行政执法仪等领域。RISC-V 架构作为一种开放源代码的指令集架构,RISC-V 以其灵活性、可扩展性和低功耗特性,成为智能穿戴芯片的理想选择。其开放的设计理念允许芯片制造商根据具体需求进行高度定制,这不仅优化了芯片性能,还降低了开发成本和时间,并提升了智能穿戴设备的处理能力和电池续航时间,使其能够集成先进的传感器和数据处理单元,实现RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 16 更加精准的健康
43、监测和运动追踪。2、模组能力及案例 以电子学生证应用示例说明。电子学生证集成云网融合通信模组,模组融合了北斗定位和天翼云等云网融合能力,聚焦中小学生在校及上下学场景,为家校互联提供亲情通话、安全定位、便捷生活等服务。电子学生证结合服务管理平台为学校、家长、同学提供一个信息共享平台,实现网格化大数据管理,帮助学校和家长实现高效沟通机制,共同守护学生安全。RSIC-V 架构的云网融合通信模组,以其精简的指令设计,底层的软件优化和硬件适配,降低了可穿戴设备的功耗,提升其续航能力,增强了用户体验。图 4.6:RISC-V 云网融合通信模组在电子学生证应用 4.7 智能家居智能家居 1、场景特点 智慧家
44、居终端主要包括各种智能家电产品,如智能空调器、智能电冰箱、智能洗衣机、智能门锁、家用摄像头、智能小家电等。随着物联网的发展,传统家电正逐步向智能家电升级,通过增加各种传感器、通信模块使得家电变得可控、可管、可互通。RISC-V 蜂窝通信模组可以快速、安全、低成本的实现对智能家电的信息采集、状态监测和控制指令下发等远程操作,提高智能家电的网络接入率,并实现更有针对性的动态管理,从而为消费者提供更加智能的场景应用服务,也让家电厂商提供更智能、更高效的产品售前、售中、售后服务。RISC-V 云网融合通信模组的低成本、低时延和高可靠性能很好满足智能空调的这些需求,提供高RISC-V 云网融合通信模组物
45、联网应用白皮书 17 效能和低功耗的解决方案,支持设备间的互联互通和数据共享,RISC-V 架构则可以提供硬件级的安全保护机制,防止非法访问和数据泄露。2、模组能力及案例 以在智能空调应用示例说明。智能空调集成了云网融合通信模组,融合北斗卫星定位和量子安全、智能故障诊断等云网融合能力,实现对空调设备的远程监控、定时任务、智能节能和故障报警等功能,实现了对空调设备的智能化控制和远程运维。智能空调系统将空调设备与智能手机、平板电脑等智能终端设备连接,让用户随时随地掌控家中空调的实时状态。智能空调包含了大量个人隐私数据,基于 RSIC-V 架构的设计,底层软硬件根技术结合云网协同,能够全面的保障个人
46、隐私数据不泄露,防止非法访问造成的安全隐患。图 4.7:RISC-V 云网融合通信模组在智能空调应用 RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 18 5.趋势、展望与建议趋势、展望与建议 5.1 云网能力深度融合技术创新云网能力深度融合技术创新 随着 5G 物联网和 AI 技术的加速融合发展,物联网模组呈集成化、智能化发展趋势,快速向云网融合模组迭代升级。云网融合模组未来将进一步加强与 AI 大模型、北斗定位、量子安全等云网能力的深度融合技术创新,结合垂直行业需求,拓展更多新应用场景,驱动产业变革。从工业领域的远程设备监控与管理、智能工厂的柔性生产,到交通领域的车路协同和智能驾驶,以及能
47、源领域的智能电网等,云网融合模组助力各行业实现数字化转型与升级,催生更多创新应用。与 AI 技术融合,助力行业终端智能化升级:基于 RISC-V 架构通信芯片和算力芯片,集成场景化 AI 大模型、多模态交互技术等关键技术创新,打造智算模组,提升物联网端侧和边缘侧算力,实现端云协同智能分析和本地决策处理,为行业物联网终端提供一体化硬件解决方案。智算模组可内嵌边缘盒子、IPC 等终端,应用于多模态交互、电力诊断监控、视觉 AI等场景。与北斗定位技术融合,提升国产安全自主可控:集成 RISC-V 架构通信芯片和单北斗芯模,结合配套定制的软硬件技术和云网平台,打造单北斗+网络定位模组,为客户提供符合国
48、产化、低功耗、高安全、客制化等需求的软硬一体产品,应用于低空经济、智能两轮车、机器人等场景。与多要素融合,打造以模组为核心的行业公板:结合垂直行业应用需求,集成多种传感器、多模通信技术和多定位技术,并定制行业能力,形成以模组为核心的行业公板,能够降低客户应用开发成本和时间,满足行业定制开发需求,应用于算力公板、电力公板、家电公板、数传公板等应用场景。5.2 产业发展建议产业发展建议 5.2.1 响应国家战略响应国家战略 基于核心技术自主掌控的基本路线,RISC-V 架构有望以国产替代突破底层技术困境。产业链上下游企业将积极响应国家关于芯片技术国产化替代的战略,引导物联网通信芯片国产化倾斜政策,
49、提高 RISC-V 架构芯片占比,以应对国际竞争。RISC-V 云网融合通信模组物联网应用白皮书 19 运营商将加大 RISC-V 云网融合通信模组的投入,发挥央企责任担当和云网资源优势,创新突破新一代 RISC-V 云网融合蜂窝通信关键技术,推动行业应用规模落地,实现全国产化替代,满足自主可控和信创安全需求。5.2.2 加强产学研合作加强产学研合作 积极推动 RISC-V 云网融合通信模组产业链上下游企业与国内知名高校、科研院所的产学研合作,形成联合创新研发团队,重点攻关在国产安全可控、AI 智能模组、RISC-V MCU 集成等领域的关键技术,协同开展 RISC-V 云网融合通信模组产品研发和应用落地,共同推动 RISC-V 架构芯模端生态发展。发挥相关高校和科研院所的科研优势,促进产学研相关合作方联合申报 RISC-V 架构蜂窝通信相关国家课题,组建联合开放实验室和人才技术交流平台,共同探索前沿技术和开发创新产品。5.2.3 推进产业生态建设推进产业生态建设 RISC-V云网融合蜂窝通信芯模刚起步,处于市场发展初期,急需推进产业生态建设。RISC-V 云网融合通信模组产业链涵盖芯片制造商和软件厂商、模组厂商、运营商、设备商等,推动各方通过资源共享、技术协作和市场协同,加强硬件、软件和应用端的协同发展,推进产业生态联盟和开源社区建设,共同推动技术创新与规模应用落地。