低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)專為低數(shù)據(jù)傳輸量,、低功耗,、遠距離、大量鏈接的聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用而設(shè)計,，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,，同時也呈現(xiàn)出標準百家爭鳴的熱鬧局面，引來半導體業(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報告預(yù)測,，2019年全球?qū)⒂谐^二十億個LPWAN裝置聯(lián)網(wǎng),，不僅可滿足物聯(lián)網(wǎng)商用發(fā)展，其潛在商機更是驚人,。 為此,，系統(tǒng)商及電信運營商等皆積極進行市場布局，除搶攻市場商機,，也進一步加速推動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)者及部分的營運商的競爭壓力,，因此于去年6月3GPP終于完成標準制定。
同時,，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Verizon與AT&T則選擇優(yōu)先完成LTE-cat M1商轉(zhuǎn)。 在2016年標準底定下,，預(yù)期將帶動2017年全球各地營運商的服務(wù)布局,。
看好LPWAN應(yīng)用商機，半導體業(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,，旗下友尚集團將推出升特(Semtech)運用LoRa技術(shù)所設(shè)計的遠距離無線技術(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,，讓人們能夠以更簡單,、可靠的方式來連接網(wǎng)絡(luò)。然而,，對于如何延長收發(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,。 因其靈敏度可達到-148dBm，可以讓傳感器組件的范圍大幅增加,，同時可減少訊號放大器的使用并節(jié)省成本,；因具備低耗電特性，故待機電流最低僅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時間。
基于此一技術(shù),，新推出的解決方案可提供一個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SPI接口,，讓用戶將數(shù)據(jù)及控制訊號與Semtech SX1276連接后,，透過天線發(fā)送LoRa訊號至遠程。
Actility/Abeeway推動物聯(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連手,。 藉由與Abeeway合作，該公司可以將ThingPark平臺的網(wǎng)絡(luò)定位功能與高精準隨選裝置型GPS相結(jié)合,，提供業(yè)界較先進的地理定位技術(shù),。
據(jù)悉，Abeeway為設(shè)計追蹤LoRaWAN裝置之廠商,，產(chǎn)品包括隨選地理定位(On-demand geolocation),、動作警報或地理圍欄。 這些追蹤器使用GPS訊號確認位置,，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鎖定時間也可降至數(shù)秒以內(nèi),。 由于接收和處理訊號所需的功耗減少,，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,。
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度之間提供動態(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，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追蹤器同時還結(jié)合WiFi網(wǎng)絡(luò)偵測和藍牙beacon技術(shù),，以提供精準的室內(nèi)定位服務(wù),。 所有這些功能將透過ThingPark X平臺提供的單一且高效的位置API進行整合及提供給用戶，ThingPark X平臺還可將數(shù)據(jù)傳送至客戶的云端平臺,，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」,，只有當車輛偏離默認的范圍，警報才會啟動,。 但如果車輛闖出地理柵欄外,，該應(yīng)用可呼叫GPS定位信息,，以實時追蹤車輛和尋回,。
Mulica認為,，與Abeeway合作推動下世代物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進，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「殺手級應(yīng)用」。
云創(chuàng)Uplynx芯片通過Sigfox認證
與此同時,，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Sigfox標準所開發(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)計全球通用的時代正式來臨。
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)運作,。 由于將高效率的功率放大器(PA)建置在芯片中，Uplynx相當高效能,；輸出功率達到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)者提供充裕的運算能力及應(yīng)用彈性，系統(tǒng)制造商采用通過認證的Uplynx,，只需要設(shè)計一塊印刷電路板(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)計時程更減少產(chǎn)品管理上的麻煩。
臺灣可采多點布局方式切入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硬件平臺及產(chǎn)品問市及電信營運商加入服務(wù)，3GPP NB-IoT將實現(xiàn)更多智能城市應(yīng)用,，進一步擴大IoT應(yīng)用范疇與潛在商機,。 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,，電信運營商主導的公網(wǎng)(Public Network)建置競爭將成為下一階段LPWAN發(fā)展的主要驅(qū)動力,，Unlicensed band則以私網(wǎng)等利基市場發(fā)展為主軸。
至于臺灣該如何因應(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)濟與趨勢研究中心建議臺灣模塊商與網(wǎng)通設(shè)備業(yè)者可采多點布局(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,、并進一步整合軟件業(yè)者建立混合云環(huán)境下的平臺介接能力，以此利基切入LPWAN解決方案供應(yīng)鏈,， 降低押寶單一技術(shù)的市場風險,，爭取市場商機。
綜上所述,，對于那些必須要有廣域覆蓋范圍,，再加上相對低帶寬、優(yōu)異的電池續(xù)航力,、較低的硬件與營運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,，促使半導體業(yè)者、系統(tǒng)廠及電信運營商等紛紛投入發(fā)展此一技術(shù),，希望能透過LPWAN支持數(shù)十萬種鏈接基地臺的裝置或類似對象,，且不用耗費太多成本，實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)眾多應(yīng)用,。