在數(shù)字化實體世界中,，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用相當廣泛,，市場潛能與商機龐大,。

　　麥肯錫（MGI）《物聯(lián)網(wǎng)：超越市場炒作價值（The Internet of Things: Mapping the Value beyond the Hype）》報告預(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)濟的11%,，9個主要物聯(lián)網(wǎng)智慧應(yīng)用場景包含工廠,、都市公共健康與交通運輸、個人健康與健身,、零售環(huán)境自動結(jié)賬,、工作場所、物流與導航,、自駕車領(lǐng)域,、家事自動化及家庭安全，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)也會帶動遠距商機與終端產(chǎn)品需求。以物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展來說,，2021年物聯(lián)網(wǎng)已在數(shù)個主要領(lǐng)域落地成形,，如個人醫(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,；智慧家庭持續(xù)以家庭連網(wǎng)設(shè)備及平臺為發(fā)展核心，發(fā)揮智慧化,、生態(tài)系與便利性等效益,，并以語音及邊緣AI為主要賦能技術(shù)；智能制造藉由導入自動化,、數(shù)字孿生（Digital Twin）,、能源管理、預(yù)測性維護等工具,，協(xié)助廠商應(yīng)對多變環(huán)境與疫情所帶來的沖擊,；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),，在后疫情時代彰顯其價值，并以感測技術(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)儲存器及聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。以物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)來說,，大分短距離通訊及長距離通訊,，前者如Zigbee,、Wi-Fi、藍牙,、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。不同無線技術(shù)對物聯(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)用場景,。

　　4種常見短距離通訊技術(shù)

　　短距無線通信技術(shù)中,，藍牙、Wi-Fi,、ZigBee應(yīng)用最廣泛,。Wi-Fi是無線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單,，適用于大量數(shù)據(jù)傳輸,，如影音或AR/VR，缺點是耗電量大,，傳輸范圍小,，因此Wi-Fi聯(lián)盟為更遠距的無線應(yīng)用開發(fā)IEEE 802.11ah標準，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),。

　　藍牙可用于手機,、PDA等行動或穿戴式裝置，以及無線外圍設(shè)備如藍牙耳機、藍牙鍵盤等,，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,，藍牙4.2隱私功能更強大，傳輸速度更快,，智能家庭領(lǐng)域采用Buletooth Smart技術(shù)的藍牙設(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，有效范圍最遠達300公尺,，與藍牙4.2的1.5MB/s傳輸速度相比,，最快能達到2Mbps。

　　ZigBee和Z-Wave多應(yīng)用在自動控制領(lǐng)域,，其中,，ZigBee被標準化為IEEE 802.15.4，有868MHz-868.6MHz,、902MHz-928MHz和2.4GHz-2.4835GHz等三頻段,，第三個頻段為免付費、免申請的世界通用無線電頻段,。Z-Wave采無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù),，任何節(jié)點都能直接或間接地和通信范圍內(nèi)的其他臨近節(jié)點相互通訊，美國工作頻率為908.42MHz,、歐洲為868.42MHz,。Z-Wave傳輸距離遠，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，歐美國家使用率較高,。

　　3種常見長距離通訊技術(shù)

　　若將傳統(tǒng)行動通訊技術(shù)（2G/3G/4G）運用于物聯(lián)網(wǎng),，存在功耗大、成本高等缺點,，因此,，低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）技術(shù)逐漸受到重視。IHS Markit報告指出,，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，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站臺為基礎(chǔ),，透過In-band方式升級為NB-IoT網(wǎng)絡(luò),，因此深受Vodafone、Deutsche Telekom,、中國移動,、中國聯(lián)通等電信商青睞，逐漸成為LPWAN主流技術(shù),，物來也將大量運用于5G場景,，IHS預(yù)估NB-IoT 于2023年連接數(shù)將成長至7億3,980萬，2018至2023年復(fù)合成長率達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,，進入門坎低,、搭建容易。LoRa與Sigfox都具有長距離,、低功耗特點,，可延長電池壽命，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，所以商業(yè)化速度較快,。Sigfox是由法國同名公司自行開發(fā),，已在全球網(wǎng)絡(luò)基地部署，能同時在36個國家使用可連結(jié)網(wǎng)域及設(shè)備,。

　　LoRa傳輸距離最遠可達20公里,，在同樣功耗下比傳統(tǒng)無線射頻通訊距離擴大約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3-10年,。由于LoRa訊號對建物的穿透力強,，在高速移動時通訊比NB-IoT更穩(wěn)定，適用場景包含智能農(nóng)業(yè)中的低功耗、低成本傳感器,，或者可運用于工業(yè)自動化中的電池設(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實時通訊需求的領(lǐng)域。

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

　　物聯(lián)網(wǎng)通訊技術(shù)發(fā)展趨勢

　　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)機技術(shù)與標準各異的影響,，通訊技術(shù)成為物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中相當重要的一環(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,。

　　短距離通訊及長距離通訊各有優(yōu)劣勢。常見的長距通訊多為低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)（LPWAN）,，藉低成本,、遠距離、低功耗等通訊特性,，在物聯(lián)網(wǎng)諸多應(yīng)用場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域的聯(lián)機為主，包括行之有年的Wi-Fi,、藍牙等,，成本、功耗較高,，傳輸速度快而且流量大,。

　　基本上，長、短距通訊因場景與需求較為分明,，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，有諸多層面會影響廠商抉擇,，「成本是最直接的考慮因素,，或者是來自于芯片商與標準制定話語權(quán)的角力，進一步延伸為聯(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)動態(tài)

　　曾伯楷觀察近期市場較為關(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認證計劃,，相較現(xiàn)行Wi-Fi 6優(yōu)勢在于支持6GHz,，擴增至少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才能獲得認證,。另一方面,，近期有不少廠商想將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)未來有望用于IoT,。

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

　　至于藍牙智慧家庭的發(fā)展也相當好,，如阿里巴巴,、小米均以藍牙為智慧家庭布局，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。

　　長距通訊（LPWAN）發(fā)展方面,，曾伯楷認為,，LPWAN具有低成本、遠距離,、低功耗等通訊特性,，即便流量小且延遲較長，在物聯(lián)網(wǎng)諸多應(yīng)用場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)快速成長的市場,，2021年NB-IoT新增支持國家與地區(qū)以歐陸為主，主要瞄準跨境商機和漫游應(yīng)用,，德國電信也擴大將NB-IoT漫游服務(wù)擴及到20個國家，各家業(yè)者著眼的應(yīng)用范疇包括物流追蹤,、海運監(jiān)控等,，或者是由制造商根據(jù)需求直接為設(shè)備嵌入跨國網(wǎng)絡(luò)切換與連接功能。

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

　　結(jié)語

　　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,，當然更耗電,，因此LPWAN小數(shù)據(jù)量、長距離傳輸及省電特性,，近年來在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中確實進展快速,，但是任何物聯(lián)網(wǎng)無線組件技術(shù)都有優(yōu)缺點及適合的應(yīng)用場景，如智能家庭網(wǎng)關(guān)多會容納1-3種通訊技術(shù)（如Wi-Fi,、Bluetooth,、ZigBee等）。

　　不論短距離或長距離無線通信技術(shù)未來都可以獨立,、互補或共存,，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,。

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