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【LPWAN專輯】LoRa技術與應用專輯

LPWAN眾規格逐鹿物聯網 各有強項擅長不同應用情境

各種LPWAN技術規格比較表(資料來源:DIGITIMES Research,2016/9)

傳統電信通訊適合長距離的覆蓋,但其功耗極大,且覆蓋能力受到基地台建置密度影響,對於物聯網時代大量低數據傳輸需求應用情境,讓低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network;LPWAN)有異軍突起的機會,現今已廣泛應用在智慧工廠、城市、農漁牧業等領域。

LPWAN相關技術難度不高,因此許多低功耗長距離的技術陸續推出,目前較受注目的包括使用授權頻段的NB-IoT(Narrow Band-IoT),以及採用非授權頻段的LoRa、SIGFOX等,這些技術規範在相近時間推出,各陣營動作頻繁,這將是物聯網產業近期最熱門的話題。

正文科技執行董事楊正任表示,LPWAN資料量少其傳輸速率小於200kbps,其傳輸距離在市區可達3~5公里、郊區可達10~15公里,剛好補足現有WiFi、Zigbee等區域網路傳輸範圍缺口,另方面具有省電、長距離傳輸、成本低特性,又可彌補傳統蜂巢式電信高成本缺點。

研華科技資深產品經理林裕雄指出,「低功耗」對於物聯網應用極為重要,因為在物聯網的許多應用環境中,感測器分散各處,可能是人跡罕至的荒郊野嶺、可能是交通不易的遠海高山,初期部署已經困難,但後續的巡檢維護則是更耗費人力成本的部份。

加上物聯網的應用生命週期也長,數據傳輸模組的低功耗能力和設計,是關係到物聯網建置是否能夠有效降低LPWAN維護成本,成功發揮數據蒐集效益的關鍵。

楊正任強調,一般人常將LoRa、NB-IoT與SIGFOX相提並論,其實十分不正確,他進一步解釋SIGFOX只是由法國SIGFOX營運商在全球各地部署的「LPWAN服務平台」,而非共通傳輸協定,由SIGFOX「做莊」主導系統,透過各地營運商合作,打造一個服務可複製到全球SIGFOX網路的商業模式,並向終端應用戶收取服務費用。

以智慧型手機作為比喻,SIGFOX如同智慧型手機製造商蘋果(APPLE),整個生態體系從硬體、軟體端都要遵循SIGFOX遊戲規則來進行,但也因此各參與者都採用相同軟硬體架構,獨樹一幟的好處是不會有硬體破碎化,連結整合相對較為容易。

相對地,LoRa則如同Android開放性,意味著對該技術有興趣的公司皆可部署營運,雖然LoRa具有聯盟標準規範,但面對各路參與者眾聲喧嘩,難免就會破碎化,但其開放式平台則有利於各方協力創新,讓技術發展較為先進。

目前LPWAN仍以LoRa為主力,且有一定的需求量,他分析SIGFOX為一封閉體系,由單方面主導發展,在技術發展上相對會有些侷限,相同使用非授權頻段的LoRa,反之在供應商協力合作,提供多樣式技術整合,在抗干擾性、傳輸效率相對來說都較為進步。

另一方面,由國際電信聯盟(International Telecommunication Union;ITU)訂的標準NB-IoT,主要採用授權頻寬,只需將現有基地台升級就可以,因為透過授權頻寬,比較不會有干擾,適合需要高度可靠數據傳輸,或者服務覆蓋較廣的應用領域,但因為需透電信業者中介,導入成本會較高。

LPWAN的規格競爭,常有人提及會不會重演4G規格競爭戲碼?楊正任說,各種規格各有擅長,適合應用於不同情境,例如SIGFOX具有服務平台規格化及大區域運營的優勢,但LoRa則擅長行業專網的應用,廠商可自主建構封閉私有的網路應用,在成本上相較於其他解決方案更具優勢。

台灣電信業者雖已開始採用NB-IoT技術,投入LPWAN資料傳輸營運服務,但許多的物聯網應用是位於電信訊號偏弱、甚至沒有訊號服務的地方,NB-IoT就不是合適的應用技術,此時,LoRa閘道器(Gateway)就可以其相對成本低廉、建置容易的優勢,協助使用者快速建立私人通訊網路,蒐集所需數據。

此外,LPWAN與其他LTE蜂巢網絡、區域型網路(LAN)間也非競爭對立,更像是互補關係,物聯網應用面對各種複雜網絡環境,為了適應不同創新應用,需要多種無線傳輸互為支援補充,讓在不同場景下之應用可切換至合適的無線傳輸方式,實現最好的系統效能。

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