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政府需求帶頭/B2B商機繼湧 LPWAN深掘應用待井噴
新通訊 20183 月號 205 期《 封面故事 》
文.廖專崇
物聯網服務剛剛起步,哪些是可以感動市場的應用?營運商如何找出貨真價實的產業需求,本文希望透過觀察產業應用,瞭解哪些應用發展較快?哪些應用更有市場?哪些應用業者應該積極投入布局?
NB-IoT在2018年擺脫技術標準發展落後的困境之後,發展上可謂加足馬力,搖身成為當紅炸子雞,從2017年下半年以後,產業矚目的重點都在NB-IoT的商機上,事實上,該技術除了需要透過產業鏈發展強化Ecosystem之外,也需要提出可以感動市場的應用,創造貨真價實的產業需求,本文希望透過觀察產業應用,瞭解哪些應用發展較快?哪些應用更有市場?哪些應用業者應該積極投入布局? 

反觀原先發展較為迅速的非授權頻段LPWAN技術如LoRa與Sigfox等,2017年下半年以後的發展相對停滯,也明顯受到NB-IoT的擠壓,市場空間出現壓縮的情況,非授權頻段LPWAN陣營面對現況將如何因應?如何善用技術特性產生的優勢,切出區隔的市場?如何在利基性的應用,強化差異性,爭取更多的市場商機? 

政府需求推動加把勁 

物聯網在技術標準就位之後,2018年預計會有一波營運商的NB-IoT開台潮,正式進入市場推展階段,推廣應用就成為這段時間的重點。2017年開始有許多實驗性質的案例不斷進行當中,這些應用案例在2018年將逐步商轉,由於NB-IoT使用授權頻段,由電信營運商提供服務,所以付費性質的服務為主要發展方向。中國大陸政府以政策推動,在發展初期會有顯著的效果,電信商祭出補助,從公共服務的角度切入,可以將物聯網漸進帶入人們的日常生活中。 

圖1 資策會MIC產業分析師曾巧靈說明,NB-IoT今年最大的重點就是找出感動市場與消費者的應用,同時提出可行的業務模式
中國目前各地已有相當多智慧讀表的試運行案例,資策會MIC產業分析師曾巧靈(圖1)說明,中國電信與陝西省水務科技、中興物聯合作,進行NB-IoT智慧水表實證測試;福州自來水公司於2018年前將分批採購30萬個NB-IoT智慧水表;中國電信於深圳提供6,000戶智慧瓦斯表服務,每次傳輸12個數據封包,包含用量、警報紀錄、抄表紀錄等。 

國內推動NB-IoT最為積極的遠傳電信企業暨國際事業群物聯網產品暨方案管理協理汪以仁也認為,政府的需求是該技術早期站穩腳步的重要因素,目前遠傳響應政府五大創新產業之「亞洲·矽谷推動方案」並獲得經濟部工業局「亞洲·矽谷試驗場域計畫」遴選參與,運用NB-IoT技術與「雲-網-端」整合能力,協助桃園市觀音、林口工三、平鎮、幼獅、中壢、龜山及大園等七大工業園區,針對「智慧節能」及「災害預防」兩大領域進行應用服務試煉。 

也有資深的產業人士表示,物聯網發展需要智慧城市各項需求推動,而智慧城市需要政府的政策、預算、法規與其他公共資源等的支持。物聯網真正的效益在大規模裝置聯網產生的數據、溝通、控制等,但事實上,目前的網路環境還無法支持,必須要到幾年後5G發展更加成熟之際,在很小的範圍裡就有數萬個聯網裝置,目前的發展都是特定應用也較為破碎化,須等待一個個小型應用發展成熟以後,再將所有的應用連結起來。 

智慧城市為NB-IoT應用主力 

有研究報告指出,未來全球70%的人口將集中在城市,城市帶來便利的生活,但也引發汙染、資源浪費、交通擁擠、犯罪,所以近年城市治理成為各國政府施政重要的議題,如何更有效地利用有限的資源,降低汙染、浪費,同時智慧化地管理前述的交通、治安、居住、環保等問題,LPWAN就是相當重要的基礎建設之一。 

圖2 物聯網應用類型與終端數量
資料來源:Genny.io;u-blox 未來NB-IoT主要會服務在人口稠密的都市,相關的應用如圖2,汪以仁指出,其中智慧交通與環境監控等應用也是該公司看好的領域,智慧交通如機車、自行車嵌入NB-IoT模組,利用NB-IoT的技術,定時蒐集一些數據並回傳到雲端,進行分析以後變成有用的資訊;另外也可以在共享經濟裝置中嵌入NB-IoT模組,協助裝置的追蹤、數據蒐集與分析等。環境監控包括智慧大樓的各項控制,或者城市中空氣品質如PM2.5的監控、溫濕度的感測與保全。 

B2B應用潛力無窮 

而在B2B的應用上也有不錯的發展前景,資產追蹤(Asset Tracking)與車隊管理(Fleet Management)在過去交通運輸產業通常使用2G/3G解決方案,而因應2G/3G頻譜回收,相關服務即將停止,NB-IoT或LTE-M的服務可以在功能上進行銜接,長期看來也可以提供更具成本效益的設備與服務費。另外還有些設備監控需求,汪以仁說,遠傳目前與建築公司、流通業合作,在這部分的應用以掌握人員位置、商品流向與商品狀況的訊息為主。 

工業物聯網(IIoT)是另一個充滿潛力的B2B類型應用,過去工業網路透過傳統有線/無線網路組成工業環境所需要的功能;IIoT是以工業資源的網路互聯、數據互通和系統互操作,實現製造原料的靈活配置、製造過程的精確執行、製造工藝的合理優化和製造環境的快速適應,達到資源的高效利用,以構建服務驅動的新工業生態體系。 

製造業需要將生產流程更加智慧化,NB-IoT、LTE-M甚至未來5G的mMTC將扮演更重要的角色,跟過去兩年訴求的工業4.0願景配合,少量多樣、預測生產等目標,預計也將產生非常可觀的商機。 

非授權LPWAN奮力求生 

面對聲勢日益擴大的NB-IoT與LTE-M這類授權頻段技術,運作於非授權頻段的LoRa與Sigfox技術,市場空間明顯遭受壓縮。根據市調機構Machina的研究,2020年以前所有LPWAN模組的總出貨量都不到10億,不過Arm IoT裝置IP事業群商務拓展經理竇振誠也解釋,2025年NB-IoT與LTE-M合計將有約70%市占率,LoRa市占率約13%,Sigfox市占率約6%,不會消失在LPWAN市場(圖3)。 

圖3 LPWAN市場成長趨勢
資料來源:Machina;Arm 面對NB-IoT的發展,非授權頻段並非完全沒有生存空間,曾巧靈說,LoRaWAN於2017年10月發表1.1技術版本,主要升級在Hand-over Roaming、Geolocation、Class B三個技術,透過技術升級因應NB-IoT的挑戰。此外,善用自身技術優勢如省電與高傳輸距離,並致力開拓利基型的應用,與NB-IoT應用領域區隔,都是可以發展的方向。 

Hand-over Roaming 

過去漫遊技術是被動式的,當終端從母網路移動到其他網路時,仍然由母網路伺服器管理MAC功能,1.1版本的規格可以直接由當地網路的伺服器控制,減少傳輸路徑的複雜度。 

Geolocation

關於定位功能,LoRa終端透過三角定位,計算終端到三個基地台的距離,在封包中加入Timestamp,讓範圍內的基地台可以讀取。採用的方式與NB-IoT R14版本的定位技術類似,不過因為LoRa傳輸距離遠,基地台建置不用太過密集,誤差可能達到1公里左右。 

Class B 

在LoRa的三個傳輸模式當中,Class C最常見,採用Always-on;Class A則是當終端傳輸訊息時會開啟一個訊框讓伺服器回傳訊息;在Class B傳輸方式之下,會開啟多的訊框讓終端聽取資料,但是會出現終端與伺服器不同步的問題,而導致重要訊息遺漏,新版本加入由閘道器發送的同步Beacon,讓伺服器可以知道終端甚麼時候在聽取資料。 

LoRa與Sigfox因為採用非授權頻段,不須花費頻段使用成本,可以推動許多免費的應用,業務模式比NB-IoT彈性且多樣化,而且前述NB-IoT的應用與建置集中在都市與人口稠密地區,在環境較惡劣或地廣人稀的區域,也還是有很多環境監測或垂直產業應用的物聯網需求,是非授權LPWAN技術可以長期布局的領域。 

測試驗證助攻產品效能表現 

針對未來各式應用的推動,在不同環境中應用需求與效能是供應商必須高度重視的一環,宜特科技訊號測試事業處協理余天華指出,終端模組能克服天候、自然環境影響,表現良好的效能是物聯網應用很重要的部分,該公司協助客戶進行互通互連測試,讓不同的晶片或模組在通訊時也能溝通無礙,而隨著物聯網的發展越加蓬勃,無線環境也更加複雜,數以萬計的終端在小範圍中同時連線,要溝通無礙,測試工作顯的益發重要。 

圖4 安立知業務暨技術支援部經理江宗縉(左)表示,該公司的測試系統,皆具備完整的開發及分析工具,並支援LTE Cat-M1/NB-IoT標準。右為安立知業務暨技術支援部副理廖正樓。
面對未來可能產生的連線問題,除了宜特這類測試實驗室之外,測試設備供應商安立知(Anritsu),也積極準備完善的測試方案,該公司業務暨技術支援部經理江宗縉(圖4)說明,ME7800L為簡易一致性測試系統,可以執行多合一射頻(RF)與協定一致性測試,符合3GPP規格,亦通過GCF/PTCRB的認證;MD8430A訊令測試儀(基地台模擬器),針對基地台訊號進行測試,具備完整的開發及分析工具,減少L1、L2及L3情境開發的時間與成本,兩款設備皆支援LTE Cat-M1/NB-IoT標準。 

另外,未來物聯網終端數量極大,安立知業務暨技術支援部副理廖正樓表示,MT8821C無線通訊綜合測試儀,支援所有符合3GPP/3GPP2 UE RF TRX測試;MT8870A通用無線測試儀則是專為手機與短距無線通訊技術之量產測試所設計,支援LTE、NB-IoT、Cat-M、V2X、WLAN、Bluetooth等技術。主機可擴充最多4組TRX測試模組MU887000A/01A。各模組均可由外接個人電腦獨立控制,並內建一組向量信號產生器與向量信號分析器,可進行發射器與接收的射頻測試。

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