在數(shù)字化實(shí)體世界中，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,，市場(chǎng)潛能與商機(jī)龐大,。

　　麥肯錫（MGI）《物聯(lián)網(wǎng)：超越市場(chǎng)炒作價(jià)值（The Internet of Things: Mapping the Value beyond the Hype）》報(bào)告預(yù)估，2025年全球物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)值可望上看11.1兆美元,，約占全球經(jīng)濟(jì)的11%,，9個(gè)主要物聯(lián)網(wǎng)智慧應(yīng)用場(chǎng)景包含工廠,、都市公共健康與交通運(yùn)輸、個(gè)人健康與健身,、零售環(huán)境自動(dòng)結(jié)賬,、工作場(chǎng)所、物流與導(dǎo)航,、自駕車領(lǐng)域,、家事自動(dòng)化及家庭安全，以及辦公室安全及能源,。

　　圖一 : 2025年之前9大物聯(lián)網(wǎng)智能應(yīng)用場(chǎng)景及預(yù)估最大產(chǎn)值,。（source：MGI 制表：季平）

　　新冠疫情加速物聯(lián)網(wǎng)落地

　　TrendForce資深分析師曾伯楷指出，新冠疫情使產(chǎn)業(yè)受到全面性沖擊,，促使企業(yè)加速數(shù)字轉(zhuǎn)型步調(diào),，疫后新常態(tài)也會(huì)帶動(dòng)遠(yuǎn)距商機(jī)與終端產(chǎn)品需求。以物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展來(lái)說(shuō),，2021年物聯(lián)網(wǎng)已在數(shù)個(gè)主要領(lǐng)域落地成形,，如個(gè)人醫(yī)療、設(shè)備資安,、公共城市及商業(yè)制造等領(lǐng)域,，其中又以城市、家庭,、制造與醫(yī)療發(fā)展最積極,。

　　圖二 : TrendForce資深分析師曾伯楷。（source：TrendForce）

　　智慧城市透過IoT,、5G等科技整合城市基礎(chǔ)建設(shè),，進(jìn)而賦能健康,、農(nóng)業(yè)、能源,、建筑,、交通等領(lǐng)域，完整資產(chǎn)生命周期模擬和串聯(lián)互動(dòng),；智慧家庭持續(xù)以家庭連網(wǎng)設(shè)備及平臺(tái)為發(fā)展核心,，發(fā)揮智慧化、生態(tài)系與便利性等效益,，并以語(yǔ)音及邊緣AI為主要賦能技術(shù)；智能制造藉由導(dǎo)入自動(dòng)化,、數(shù)字孿生（Digital Twin）,、能源管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)等工具,，協(xié)助廠商應(yīng)對(duì)多變環(huán)境與疫情所帶來(lái)的沖擊,；智能醫(yī)療著眼相關(guān)產(chǎn)品性能、臨床安全性與數(shù)據(jù)溯源性等面向,，以越趨完善及成熟的產(chǎn)業(yè)環(huán)境和技術(shù),，在后疫情時(shí)代彰顯其價(jià)值，并以感測(cè)技術(shù)與AI工具為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心主力,。

　　物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)現(xiàn)況

　　物聯(lián)網(wǎng)的三大主要組件為傳感器,、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。以物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)來(lái)說(shuō),，大分短距離通訊及長(zhǎng)距離通訊,，前者如Zigbee、Wi-Fi,、藍(lán)牙,、Z-wave等通訊技術(shù)，后者如LoRa,、SigFox,、NB-IoT等LPWAN（Low-power Wide-Area Network）低功耗廣域網(wǎng)。

　　LPWAN可分為兩類：一是工作于免授權(quán)頻譜的LoRa,、SigFox等技術(shù),，也被稱為非蜂巢式LPWAN，二是工作于授權(quán)頻譜下,，3GPP（3rd Generation Partnership Project,，第三代合作計(jì)劃）所支持的2G/3G/4G蜂巢式通訊技術(shù)，如EC-GSM,、LTE Cat-M1,、NB-IoT等,，也被稱為蜂巢式LPWAN。不同無(wú)線技術(shù)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)要求的組網(wǎng),、功耗,、通訊距離與安全性各異，因此適用于不同應(yīng)用場(chǎng)景,。

　　4種常見短距離通訊技術(shù)

　　短距無(wú)線通信技術(shù)中,，藍(lán)牙、Wi-Fi,、ZigBee應(yīng)用最廣泛,。Wi-Fi是無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,，適用于大量數(shù)據(jù)傳輸,，如影音或AR/VR，缺點(diǎn)是耗電量大,，傳輸范圍小,，因此Wi-Fi聯(lián)盟為更遠(yuǎn)距的無(wú)線應(yīng)用開發(fā)IEEE 802.11ah標(biāo)準(zhǔn)，也稱為Wi-Fi HaLow,，使用免授權(quán)的900MHz頻段傳輸,，與LoRa、Sigfox都被歸類為低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN）技術(shù),。

　　藍(lán)牙可用于手機(jī),、PDA等行動(dòng)或穿戴式裝置，以及無(wú)線外圍設(shè)備如藍(lán)牙耳機(jī),、藍(lán)牙鍵盤等,，聲音應(yīng)用較成熟，采用調(diào)頻技術(shù),，通信頻段為2.402GHz-2.480GHz,，緊跟物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展，藍(lán)牙4.2隱私功能更強(qiáng)大,，傳輸速度更快,，智能家庭領(lǐng)域采用Buletooth Smart技術(shù)的藍(lán)牙設(shè)備彼此之間可以不通過網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)溝通，即便突然斷網(wǎng)沒有Wi-Fi,，智慧家庭中的各項(xiàng)設(shè)備仍可以繼續(xù)工作,，2016年已推出5.0版，有效范圍最遠(yuǎn)達(dá)300公尺,，與藍(lán)牙4.2的1.5MB/s傳輸速度相比,，最快能達(dá)到2Mbps。

　　ZigBee和Z-Wave多應(yīng)用在自動(dòng)控制領(lǐng)域,，其中,，ZigBee被標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE 802.15.4,，有868MHz-868.6MHz、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz等三頻段,，第三個(gè)頻段為免付費(fèi),、免申請(qǐng)的世界通用無(wú)線電頻段。Z-Wave采無(wú)線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，任何節(jié)點(diǎn)都能直接或間接地和通信范圍內(nèi)的其他臨近節(jié)點(diǎn)相互通訊,，美國(guó)工作頻率為908.42MHz、歐洲為868.42MHz,。Z-Wave傳輸距離遠(yuǎn),，可靠性高，但目前較專注于智慧家庭領(lǐng)域的發(fā)展,，市占率不如ZigBee,，歐美國(guó)家使用率較高。

　　3種常見長(zhǎng)距離通訊技術(shù)

　　若將傳統(tǒng)行動(dòng)通訊技術(shù)（2G/3G/4G）運(yùn)用于物聯(lián)網(wǎng),，存在功耗大、成本高等缺點(diǎn),，因此,，低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)逐漸受到重視。IHS Markit報(bào)告指出,，NB-IoT及LoRa是LPWAN中市占最高的物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù),，預(yù)估2023年將有17億臺(tái)裝置使用LPWAN。

　　NB-IoT是由3GPP所支持,，具備多連接,、低功耗、低成本及廣覆蓋等優(yōu)勢(shì),，用戶許可證頻段（Licensed Band）,，因此在網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量、數(shù)據(jù)安全方面都具有保障,，加上可直接利用現(xiàn)有LTE站臺(tái)為基礎(chǔ),，透過In-band方式升級(jí)為NB-IoT網(wǎng)絡(luò)，因此深受Vodafone,、Deutsche Telekom,、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等電信商青睞,，逐漸成為L(zhǎng)PWAN主流技術(shù),，物來(lái)也將大量運(yùn)用于5G場(chǎng)景，IHS預(yù)估NB-IoT 于2023年連接數(shù)將成長(zhǎng)至7億3,980萬(wàn),，2018至2023年復(fù)合成長(zhǎng)率達(dá)93.3%,。

　　圖三 : 2018-2023年NB-IoT連接數(shù),。（source：IHS 制表：季平）

　　使用非授權(quán)頻段的LPWAN技術(shù)包括Sigfox、LoRa等,，進(jìn)入門坎低,、搭建容易。LoRa與Sigfox都具有長(zhǎng)距離,、低功耗特點(diǎn),，可延長(zhǎng)電池壽命，有利大范圍訊息傳輸,，由于兩者都使用免授權(quán)Sub-1GHz ISM頻段,，不需額外支付授權(quán)費(fèi)，所以商業(yè)化速度較快,。Sigfox是由法國(guó)同名公司自行開發(fā),，已在全球網(wǎng)絡(luò)基地部署，能同時(shí)在36個(gè)國(guó)家使用可連結(jié)網(wǎng)域及設(shè)備,。

　　LoRa傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)20公里,，在同樣功耗下比傳統(tǒng)無(wú)線射頻通訊距離擴(kuò)大約3-5倍，掌握技術(shù)就能自行架設(shè)基站,，彈性更大,，終端使用電池或其他能量收集方式供電，電池壽命可達(dá)3-10年,。由于LoRa訊號(hào)對(duì)建物的穿透力強(qiáng),，在高速移動(dòng)時(shí)通訊比NB-IoT更穩(wěn)定，適用場(chǎng)景包含智能農(nóng)業(yè)中的低功耗,、低成本傳感器,，或者可運(yùn)用于工業(yè)自動(dòng)化中的電池設(shè)備追蹤監(jiān)控、物流系統(tǒng)的追蹤定位等,。不過,，LoRa和Sigfox的每日傳輸次數(shù)有限制，所以比較適合使用在無(wú)實(shí)時(shí)通訊需求的領(lǐng)域,。

　　圖四 : 常見物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)適用場(chǎng)景及優(yōu)缺點(diǎn)

　　物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

　　TrendForce資深分析師曾伯楷指出,，傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)多以感知層、網(wǎng)絡(luò)層,、系統(tǒng)層與應(yīng)用層作為架構(gòu)堆棧,，受物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備聯(lián)機(jī)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)各異的影響，通訊技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中相當(dāng)重要的一環(huán),，從蜂巢式的4G,、5G、LTE-M、NB-IoT,，到非蜂巢式的LoRa,、Sigfox、Wi-Fi,、Wi-SUN等,，從智慧城市、工廠,、家庭乃至零售店面皆被廣泛運(yùn)用,，范圍也從地表拉升至太空，近期衛(wèi)星通訊也漸成物聯(lián)網(wǎng)重要的通訊技術(shù)之一,。

　　短距離通訊及長(zhǎng)距離通訊各有優(yōu)劣勢(shì),。常見的長(zhǎng)距通訊多為低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN），藉低成本,、遠(yuǎn)距離,、低功耗等通訊特性，在物聯(lián)網(wǎng)諸多應(yīng)用場(chǎng)景中成為最適切的通訊技術(shù)之一,。短距離通訊則以智能家庭或封閉場(chǎng)域的聯(lián)機(jī)為主,，包括行之有年的Wi-Fi、藍(lán)牙等,，成本,、功耗較高，傳輸速度快而且流量大,。

　　基本上，長(zhǎng),、短距通訊因場(chǎng)景與需求較為分明,，所以采用選擇較為明確，主要挑戰(zhàn)在于各技術(shù)皆能重迭應(yīng)用的垂直領(lǐng)域,，有諸多層面會(huì)影響廠商抉擇,，「成本是最直接的考慮因素，或者是來(lái)自于芯片商與標(biāo)準(zhǔn)制定話語(yǔ)權(quán)的角力,，進(jìn)一步延伸為聯(lián)盟,、生態(tài)圈等如何壯大，以吸引更多軟硬件開發(fā)商采用,?！?/p>

　　新議題及業(yè)內(nèi)動(dòng)態(tài)

　　曾伯楷觀察近期市場(chǎng)較為關(guān)注的物聯(lián)網(wǎng)議題，短距通訊以Wi-Fi 6,、低功耗藍(lán)牙,、UWB等技術(shù)為主，其中，Wi-Fi聯(lián)盟于2021年發(fā)布Wi-Fi 6E認(rèn)證計(jì)劃,，相較現(xiàn)行Wi-Fi 6優(yōu)勢(shì)在于支持6GHz,，擴(kuò)增至少1,200MHz帶寬。高階Wi-Fi 6E產(chǎn)品須符合OFDMA,、TWT,、MU-MIMO等八大特性，也須要符合WFA才能獲得認(rèn)證,。另一方面,，近期有不少?gòu)S商想將IEEE 802.11ax用于IoT，主要相中TWT能力,，而且僅需2.4GHz頻段與20MHz Channel Bandwidth,，由此推估，IEEE 802.11ax技術(shù)未來(lái)有望用于IoT,。

　　至于在藍(lán)牙方面,，推估2021-2025年低功耗藍(lán)牙設(shè)備出貨量將成長(zhǎng)3倍，曾伯楷相當(dāng)看好資產(chǎn)追蹤與智慧照明領(lǐng)域的發(fā)展,。另一個(gè)觀察指標(biāo)是,，伴隨全球?qū)】底h題的關(guān)注提升，使穿戴設(shè)備需求增長(zhǎng),，而且全球都在關(guān)注安全復(fù)工解決方案,，因此，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟預(yù)計(jì)大幅增加對(duì)藍(lán)牙RTLS的布署,。

　　至于藍(lán)牙智慧家庭的發(fā)展也相當(dāng)好,，如阿里巴巴、小米均以藍(lán)牙為智慧家庭布局,，關(guān)注智慧家電,、智慧照明兩大領(lǐng)域，主要著眼于可藉Mesh互聯(lián)照明降低逾70%的能源成本,。

　　長(zhǎng)距通訊（LPWAN）發(fā)展方面,，曾伯楷認(rèn)為，LPWAN具有低成本,、遠(yuǎn)距離,、低功耗等通訊特性，即便流量小且延遲較長(zhǎng),，在物聯(lián)網(wǎng)諸多應(yīng)用場(chǎng)景中仍是最適切的通訊技術(shù)之一,，諸多物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備大宗多是以此技術(shù)為主流，綜合考慮政策力道,、聯(lián)盟與生態(tài)圈,、部署區(qū)域,、鏈接數(shù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用等要素，現(xiàn)行市場(chǎng)頗有公領(lǐng)域重NB-IoT,、私領(lǐng)域以LoRa為首選,、重迭領(lǐng)域則兩者可并行的氛圍。

　　至于在物聯(lián)網(wǎng)垂直應(yīng)用領(lǐng)域上,，資產(chǎn)追蹤與供應(yīng)鏈管理解決方案是持續(xù)快速成長(zhǎng)的市場(chǎng),，2021年NB-IoT新增支持國(guó)家與地區(qū)以歐陸為主，主要瞄準(zhǔn)跨境商機(jī)和漫游應(yīng)用,，德國(guó)電信也擴(kuò)大將NB-IoT漫游服務(wù)擴(kuò)及到20個(gè)國(guó)家,，各家業(yè)者著眼的應(yīng)用范疇包括物流追蹤、海運(yùn)監(jiān)控等,，或者是由制造商根據(jù)需求直接為設(shè)備嵌入跨國(guó)網(wǎng)絡(luò)切換與連接功能,。

　　與此同時(shí)，LoRa聯(lián)盟同樣在2021年初積極強(qiáng)化技術(shù)與營(yíng)運(yùn)商的國(guó)際漫游可行性與參與度,，包括發(fā)起Connect EU計(jì)劃支持并鼓勵(lì)LoRa聯(lián)盟成員間的合作,，更新技術(shù)規(guī)范以簡(jiǎn)化漫游對(duì)接等，目前全球已有27個(gè)國(guó)家可直接鏈接或透過Lacuna Space的衛(wèi)星使用LoRa漫游功能,，同時(shí)聚焦于支持跨國(guó)客戶的移動(dòng),，以及固定資產(chǎn)在物流和追蹤方面的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資產(chǎn)全球追蹤或內(nèi)陸最后一哩路的配送,。

　　結(jié)語(yǔ)

　　即將邁入5G,，通訊技術(shù)需求朝更大帶寬、更高速率,、更低延遲發(fā)展,，由于數(shù)據(jù)傳輸較為密集、交換量更大,，當(dāng)然更耗電,，因此LPWAN小數(shù)據(jù)量、長(zhǎng)距離傳輸及省電特性,，近年來(lái)在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中確實(shí)進(jìn)展快速，但是任何物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線組件技術(shù)都有優(yōu)缺點(diǎn)及適合的應(yīng)用場(chǎng)景,，如智能家庭網(wǎng)關(guān)多會(huì)容納1-3種通訊技術(shù)（如Wi-Fi,、Bluetooth、ZigBee等）,。

　　不論短距離或長(zhǎng)距離無(wú)線通信技術(shù)未來(lái)都可以獨(dú)立,、互補(bǔ)或共存，視終端需求挑選最適合的技術(shù),，唯有選擇適合的軟件服務(wù),，才能掌握物聯(lián)網(wǎng)龐大的應(yīng)用商機(jī),。

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