低功耗广域物联网与应用的体现

 万物互联是现阶段科技发展的大趋势，我们从台式、笔电到手机或手表，智能装置逐步渗透在生活的每个环节中，智能化装置的第一个要务就是建立通讯联机，让数据可以顺利流动，进而变成有效可以加以利用的讯息流。

万物互联是现阶段科技发展的大趋势，我们从台式、笔电到手机或手表，智能装置逐步渗透在生活的每个环节中，智能化装置的第一个要务就是建立通讯联机，让数据可以顺利流动，进而变成有效可以加以利用的讯息流。美国计算器技术工业协会(CompTIA)预测，从计算机到监视器再到汽车，联网设备的数量在 2014 年至 2020 年间的年复合增长率预计高达 23.1%，到2020年达到 501亿的规模，网内每一个设备都具有至少一个基于芯片的模块。

物联网 (IoT, Internet of Things) 可以透过通讯技术，将各种连接的组合实现，不管是人与物或者物与物进行连接，都需要应对场域采用合适的通讯技术，以达到规模性经济以及量产的可行性。在居家，办公室，商场或工厂的场域中有机会采用短距离通讯技术，但是扩及到广范围远距离的连接则必须要远距离通讯技术。低功耗广域 (LPWA, Low-power Wide-area) 物联网技术正是应对这种物联网需求而生的远距离通讯技术。而在具大规模部署与量产的可行性下，有望进一步取代短距离通讯技术的应用。

拜移动装置的科技所赐，全球电信运营商已经构建了覆盖全球的完善网络，虽然这些移动装置用网络 (2G/3G/4G等) 覆盖距离无远弗届，但有着功耗大且成本高的劣势，毕竟这个既有的全球网络是基于人与人的通信为主。因此，在为了满足爆炸性成长的人与物以及物与物的连接需求，低功耗广域物联网技术开展出来，技术也有着低功耗，远距离，低带宽，大规模连接的优势。经过初期百家争鸣的阶段，低功耗广域物联网技术逐渐分成两个族群，一类是未授权频谱的 Lora 和 SigFox，另一类是运作于授权频借助 3GPP 支持的 2G/3G/4G 移动技术的 LTE Cat-M 和 NB-IoT。

由于未授权频谱无法得到既有丰富的全球运营商的丰富资源，所以由 3GPP 支持的可以作为全球标准与覆盖可行性的低功耗广域技术可望在建设与技术到位后快速普及。我们展望到 2020 年物联网模块的成长，可以看出在基地台与技术支持到位的时候，NB-IoT 所代表的低功耗广域物联网技术将有爆炸性的发展。在这些应用低功耗广域物联网技术的垂直市场中，以交通运输，表计，远程控制，和销售点系统为主要的驱动力。这些其实都是属于工业用，商业用甚至农业用，具大规模部署的潜力。

让我们进一步看低功耗广域物联网所需要的主要功能为何。在这领域可以分成两大类：固定式的需求，以及移动式的需求。

固定式的需求，需要的数据传输量通常小于 10kbps，通常也是需要间隔一段时间才需要连上通讯网络，间隔可以从数分钟倒数小时，这样可以把收集好一段时间的数据上传出去，并且合适的休眠达到低功耗的实现。由于大部分是部署在广陌的区域亦或是为了减少人力动员维护或操作，对电池的需求会是以数年甚至十年为期望。基于主要可以用来收集周边环境的数据，在传感器的扩充能力上也有需求。像是智能农场上的对土壤空气水的监控，涵盖整个城市或国家的水电燃气的智能网络监控，都可以用低功耗广域物联网来做最佳的部属。在日常生活中智能表计用来传出水电瓦斯燃气等数据，可以让计费更精准有效，避免不需要的人力抄表浪费，实现建筑智能化。

移动式的需求，需要的数据往往介于 12.2 Kbps 到 120 Kbps 之间，主要视语音传递所需的分辨率而定。这类的应用也通常需要较频繁的联机，通常以秒为单位，由于对所处位置的信息的主力需求，最重要的是要能够在长距离跨区域的移动状态下保持实时联机，这部分也是其他没有大区域覆盖能力的技术无法企及的。像是去年年底开始火红的共享单车，对于单车的位置和使用状况数据传递就非常适合移动式的低功耗广域物联网技术，这类应用技术也可以进一步推广到共享汽车等其他概念上。应用在个人使用的行动装置，像是智能手表，可以随时保持所需限度的联机，又不致于大量消耗电池电力，可以让使用的时间大大拉长。在商用的车队管理上，透过低功耗广域物联网，可以让精准位置的信息和行车相关的数据得以联机，有任何变动或突发状况，都可以实时回馈到中央控制区来决定处理机制。

从不少市场调查和趋势分析，我们可以明确察觉到物联网正在蓬勃发展，在不同的应用场景我们会采用成本和支持最合适的技术来实现，在高速高功耗的网络已经布建成熟并继续演进的同时，针对极低速，极低成本，低功耗但具大规模部署的应用正悄然成型，如智能表计，传感器数组数据传输，车队管理追踪等都在产生物联网革命，这些是低功耗广域物联网特别适用的，也是终端装置数量上最多的。