低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)專為低數(shù)據(jù)傳輸量、低功耗、遠(yuǎn)距離、大量鏈接的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計(jì)，近來隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展日益火熱而成為市場關(guān)注焦點(diǎn)，同時(shí)也呈現(xiàn)出標(biāo)準(zhǔn)百家爭鳴的熱鬧局面，引來半導(dǎo)體業(yè)者、電信商等加速布局。

低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)將成物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用關(guān)鍵推手。 根據(jù)GSMA Industry Paper報(bào)告預(yù)測，2019年全球?qū)⒂谐^二十億個(gè)LPWAN裝置聯(lián)網(wǎng)，不僅可滿足物聯(lián)網(wǎng)商用發(fā)展，其潛在商機(jī)更是驚人。 為此，系統(tǒng)商及電信運(yùn)營商等皆積極進(jìn)行市場布局，除搶攻市場商機(jī)，也進(jìn)一步加速推動(dòng)LPWAN商用化發(fā)展。

在2016年，全球采用非授權(quán)頻段的低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)陣營Ingenu、LoRa、Sigfox等推出廣覆蓋、低功耗、低成本解決方案在市場上崛起，包含：韓國SKT、荷蘭KPN、Senet與Comcast等都進(jìn)行大規(guī)模的布署，造成3GPP陣營芯片、模塊、設(shè)備業(yè)者及部分的營運(yùn)商的競爭壓力，因此于去年6月3GPP終于完成標(biāo)準(zhǔn)制定。

同時(shí)，LTE-cat M1與LTE-NB1芯片與模塊業(yè)者更是于下半年積極推出解決方案供營運(yùn)商測試，預(yù)期Vodafone、DT與中國地區(qū)將優(yōu)先于2017年推出商用化LTE-NB1網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)Verizon與AT&T則選擇優(yōu)先完成LTE-cat M1商轉(zhuǎn)。 在2016年標(biāo)準(zhǔn)底定下，預(yù)期將帶動(dòng)2017年全球各地營運(yùn)商的服務(wù)布局。

看好LPWAN應(yīng)用商機(jī)，半導(dǎo)體業(yè)者也紛紛推出相關(guān)解決方案。 例如，零組件通路商大聯(lián)大控股近日便宣布，旗下友尚集團(tuán)將推出升特(Semtech)運(yùn)用LoRa技術(shù)所設(shè)計(jì)的遠(yuǎn)距離無線技術(shù)溫度偵測方案--SX1276。

物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可把周遭的一些物品透過網(wǎng)絡(luò)連接互動(dòng)，讓人們能夠以更簡單、可靠的方式來連接網(wǎng)絡(luò)。然而，對(duì)于如何延長收發(fā)器到傳感器的距離，卻一直是物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)者們的困擾。

LoRa技術(shù)具備超長距離、低成本等特性。 因其靈敏度可達(dá)到-148dBm，可以讓傳感器組件的范圍大幅增加，同時(shí)可減少訊號(hào)放大器的使用并節(jié)省成本；因具備低耗電特性，故待機(jī)電流最低僅2.5uA，大幅低于GPRS的耗電量，可縮小電池體積并延長其傳感器的待機(jī)時(shí)間。

基于此一技術(shù)，新推出的解決方案可提供一個(gè)能夠方便連接至客戶端的微控制器(MCU)模塊，并藉此延長傳輸距離；并提供一個(gè)SPI接口，讓用戶將數(shù)據(jù)及控制訊號(hào)與Semtech SX1276連接后，透過天線發(fā)送LoRa訊號(hào)至遠(yuǎn)程。

Actility/Abeeway推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)地理定位服務(wù)

另一方面，Actility和地理定位系統(tǒng)業(yè)者Abeeway也宣布，將結(jié)合全球定位系統(tǒng)(GPS)和Actility ThingPark物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)低功耗、長距離且低成本的LPWA網(wǎng)絡(luò)，共同開發(fā)和推出一套彈性的物聯(lián)網(wǎng)定位解決方案。

Actility執(zhí)行長Mike Mulica表示，地理定位和對(duì)象追蹤可望成為物聯(lián)網(wǎng)最大宗的應(yīng)用，此次合作可說是兩強(qiáng)連手。 藉由與Abeeway合作，該公司可以將ThingPark平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)定位功能與高精準(zhǔn)隨選裝置型GPS相結(jié)合，提供業(yè)界較先進(jìn)的地理定位技術(shù)。

據(jù)悉，Abeeway為設(shè)計(jì)追蹤LoRaWAN裝置之廠商，產(chǎn)品包括隨選地理定位(On-demand geolocation)、動(dòng)作警報(bào)或地理圍欄。 這些追蹤器使用GPS訊號(hào)確認(rèn)位置，再由省電的LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)將位置信息傳送至追蹤的應(yīng)用裝置。 與使用行動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的追蹤器相比，上述追蹤器的電池壽命長很多。 Actility和Abeeway正著手開發(fā)更具突破性的技術(shù)，專為LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化的創(chuàng)新AGPS技術(shù)，只需更少的衛(wèi)星即可完成定位，GPS鎖定時(shí)間也可降至數(shù)秒以內(nèi)。 由于接收和處理訊號(hào)所需的功耗減少，這樣的組合大幅提高了電池壽命，比既有的GPS定位技術(shù)提升一級(jí)。

Abeeway執(zhí)行長Florian Sforza說明，公用LPWAN網(wǎng)絡(luò)成長快速，開啟了LoRa網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的新發(fā)展，例如資產(chǎn)追蹤和地理定位服務(wù)。 該公司擅長開發(fā)LoRa網(wǎng)絡(luò)多模追蹤器，能夠在功耗和定位精準(zhǔn)度之間提供動(dòng)態(tài)平衡優(yōu)化。 透過與Actility密切合作，并且將該公司的地理定位解決方案整合至ThingPark平臺(tái)，將加速地理定位應(yīng)用的部署，提高終端用戶的使用率。

LoRa網(wǎng)絡(luò)定位和GPS相互整合是Abeeway追蹤器邁向真正多模的第一步，Abeeway追蹤器同時(shí)還結(jié)合WiFi網(wǎng)絡(luò)偵測和藍(lán)牙beacon技術(shù)，以提供精準(zhǔn)的室內(nèi)定位服務(wù)。 所有這些功能將透過ThingPark X平臺(tái)提供的單一且高效的位置API進(jìn)行整合及提供給用戶，ThingPark X平臺(tái)還可將數(shù)據(jù)傳送至客戶的云端平臺(tái)，包括IBM Watson，Microsoft Azure和AWS。

此外，不只是整合定位技術(shù)，該服務(wù)透過單一的ThingPark X API即可取得，加上LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)雙向鏈接的功能，開發(fā)商可依據(jù)應(yīng)用所需管理地理定位。 例如，追蹤資產(chǎn)或防盜的應(yīng)用，可以利用低功耗的網(wǎng)絡(luò)定位系統(tǒng)在車輛周圍形成「地理柵欄」，只有當(dāng)車輛偏離默認(rèn)的范圍，警報(bào)才會(huì)啟動(dòng)。 但如果車輛闖出地理柵欄外，該應(yīng)用可呼叫GPS定位信息，以實(shí)時(shí)追蹤車輛和尋回。

Mulica認(rèn)為，與Abeeway合作推動(dòng)下世代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)，將能改變許多產(chǎn)業(yè)的游戲規(guī)則，包括物流業(yè)、供應(yīng)鏈管理、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)、公用事業(yè)和礦業(yè)，打造出工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)的「殺手級(jí)應(yīng)用」。

云創(chuàng)Uplynx芯片通過Sigfox認(rèn)證

與此同時(shí)，隨著LPWAN應(yīng)用漸廣，Sigfox之相關(guān)產(chǎn)品也加速推出。 云創(chuàng)通訊(M2COMM)宣布，針對(duì)Sigfox標(biāo)準(zhǔn)所開發(fā)的無線通信芯片Uplynx已在歐洲、美洲、中東以及亞洲通過Sigfox認(rèn)證，不僅成就低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)通訊芯片全局通行的重要里程碑，更宣告物聯(lián)網(wǎng)單一設(shè)計(jì)全球通用的時(shí)代正式來臨。

據(jù)悉，Uplynx是一顆專為LPWAN物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所設(shè)計(jì)的高度整合芯片(圖2)，Uplynx RCZ1、RCZ2/4模塊則是讓相關(guān)制造商得以設(shè)計(jì)生產(chǎn)出低成本又低功耗的終端裝置，在Sigfox布建的全球物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作。 由于將高效率的功率放大器(PA)建置在芯片中，Uplynx相當(dāng)高效能；輸出功率達(dá)到22dBM但耗電量卻不到目前市面上解決方案的60%。

 
該產(chǎn)品為開發(fā)者提供充裕的運(yùn)算能力及應(yīng)用彈性，系統(tǒng)制造商采用通過認(rèn)證的Uplynx，只需要設(shè)計(jì)一塊印刷電路板(PCB)就可以生產(chǎn)供應(yīng)不同區(qū)域所需的產(chǎn)品，不僅大幅縮短設(shè)計(jì)時(shí)程更減少產(chǎn)品管理上的麻煩。

臺(tái)灣可采多點(diǎn)布局方式切入LPWAN市場

除LoRA與Sigfox之外，NB-IoT也將成為LPWAN發(fā)展主力。 2017年隨著3GPP NB-IoT硬件平臺(tái)及產(chǎn)品問市及電信營運(yùn)商加入服務(wù)，3GPP NB-IoT將實(shí)現(xiàn)更多智能城市應(yīng)用，進(jìn)一步擴(kuò)大IoT應(yīng)用范疇與潛在商機(jī)。 預(yù)期在2017年發(fā)展初期，將以環(huán)境監(jiān)測、照明、電網(wǎng)、等智能城市應(yīng)用為主。 中長期來說，電信運(yùn)營商主導(dǎo)的公網(wǎng)(Public Network)建置競爭將成為下一階段LPWAN發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)力，Unlicensed band則以私網(wǎng)等利基市場發(fā)展為主軸。

至于臺(tái)灣該如何因應(yīng)這波LPWAN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展熱潮？ 工業(yè)技術(shù)研究院產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與趨勢研究中心建議臺(tái)灣模塊商與網(wǎng)通設(shè)備業(yè)者可采多點(diǎn)布局(Hybrid Approach)，可效法歐洲u-blox模塊業(yè)者除了NB-IoT布局外，也將Ingenu納入產(chǎn)品組合的方式，整合物聯(lián)網(wǎng)異質(zhì)網(wǎng)絡(luò)整合平臺(tái)、并進(jìn)一步整合軟件業(yè)者建立混合云環(huán)境下的平臺(tái)介接能力，以此利基切入LPWAN解決方案供應(yīng)鏈， 降低押寶單一技術(shù)的市場風(fēng)險(xiǎn)，爭取市場商機(jī)。

綜上所述，對(duì)于那些必須要有廣域覆蓋范圍，再加上相對(duì)低帶寬、優(yōu)異的電池續(xù)航力、較低的硬件與營運(yùn)成本還有高連接密度的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而言，傳統(tǒng)的蜂巢式網(wǎng)絡(luò)無法善加結(jié)合上述技術(shù)條件。 因此，LPWAN趁勢崛起，促使半導(dǎo)體業(yè)者、系統(tǒng)廠及電信運(yùn)營商等紛紛投入發(fā)展此一技術(shù)，希望能透過LPWAN支持?jǐn)?shù)十萬種鏈接基地臺(tái)的裝置或類似對(duì)象，且不用耗費(fèi)太多成本，實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)眾多應(yīng)用。