低功耗廣域(LPWA)聯網從推出至今已有數年，無論是採用授權或非授權頻譜，其裝置的採用率仍有相當提升空間。因此電信、網路服務業者積極以建構一條龍的供應模式加速LPWA發展，台灣也將邁入百萬等級的LPWA布建規模。
各種智慧化應用對於低功耗廣域(LPWA)網路傳輸需求日增，包含城市、交通、物流、農業與水電三表等的智慧化升級，加上LPWA網路布建成本的逐年下降，不僅帶動多元化的應用，同時也大幅增加物聯網裝置的採用率。根據Valuates Reports研究報告預估，2025年LPWA網路市場規模將有望成長至64.4億美元。
以台灣來說，一個NB-IoT裝置月租費已降到台幣10元，而Sigfox裝置的月租費甚至僅台幣2元出頭。放眼國際，Helium將LoRaWAN協定整合到其LongFi網路架構中，當相關設備連接到Helium熱點時，即可連接到廣布數百萬英里的LoRaWAN網路，熱點提供者還能獲得獎勵的加密貨幣。此外，亞馬遜(Amazon)在美國同樣也是基礎於LoRa網路啟動的Sidewalk，更是以免費的方式提供LPWA共享網路服務，先不論Sidewalk背後所引發的安全與個人隱私的疑慮，此舉無疑是打破既有LPWA的商業模式，以應用服務為導向推出價值體驗。
CEVA事業開發總監Paddy McWilliams(圖1)表示，LPWA聯網技術仍然是一個令人興奮和充滿活力的市場，不同的技術在不同的市場領域和地區中受到青睞，LoRa和Sigfox技術在非蜂巢物聯網中占據主導地位，而NB-IoT和LTE Cat-M/Cat-1 Bis技術則是在蜂巢物聯網中占據主導地位，沒有先後之分。公用事業(用於水電的智慧電表)仍是採納LWPA技術的主要應用，但在亞太地區，尤其是在中國，則是納入了更加成熟和多樣化的用途，包括更具價值的資產追蹤(例如租賃自行車)、智慧城市物聯網監控(例如消防栓、氣體探測器等)、智慧家庭安全關鍵資產監控(例如火警感測器)。
圖1 CEVA事業開發總監Paddy McWilliams表示LPWA市場持續受到關注，特別是在公用事業、智慧城市、智慧家庭等資產追蹤與監測應用。
儘管現今每種LPWA技術都已經提高了驚人的連線數量，但仍是一塊尚未成熟、正在發展中的市場。隨著技術的成熟且達到大規模採用，每個連接的平均成本降低，將有助於打開一個真正龐大的市場，特別是對於低價位的資產追蹤等應用。
降低TCO應用成本 IoT服務價值鏈概念應運而生
總體擁有成本(Total Cost of Ownership, TCO)是LPWA建設的關鍵重點，除了技術本身性能之外，還須考量後續延伸的維護與安裝等問題。面對這些低價值的資產追蹤、監測應用，既有行動網路的商業模式以無法一體適用於LPWA網路建構的模式，除了低價聯網資費策略之外，電信營運商與網路服務供應商，企圖以物聯網(IoT)服務價值鏈的概念，提供從底層客製化終端裝置設計，到網路平台、應用平台管理，甚至是垂直應用的一條龍式的商業服務。
網路的穩定性、可靠性與安全性則是大多數廠商建置通訊網路的重要衡量要點。遠傳電信企業暨國際事業群企業物聯網應用暨產品處經理張文津(圖2)分享遠傳電信既有的網路布建中，經常遇到的幾項問題。首先在於LPWA網路連接的覆蓋性。有些物聯網應用於艱困的環境，難以布建基地台，而也些則是坐落於地下室空間，此時通常電信商會採用Mesh技術，以增添網路的覆蓋範圍，不過Mesh終端數量不能過多。雖然Mesh網路不怕網路斷線，但卻有連線品質(時好時壞)的問題，假設某區域有50個終端裝置，造成網路品質出現狀況，是終端裝置出狀況，或者是Mesh網路本身的問題，其原因難以釐清，而這也是大多數網路連接過程中，最大的挑戰。
圖2 遠傳電信企業暨國際事業群企業物聯網應用暨產品處經理張文津認為當LPWA連線品質不佳時，用戶總是難以釐清原因究竟是在裝置端或者網路端。若由電信業者提供完整的IoT解決方案，則可徹底解決此問題。
尋找訊號不佳的問題點是LPWA網路運作的日常任務，如無法明確區分網路的問題點，則容易淪落於電信商與終端裝置商互踢皮球的慘境，無法著手解決網路問題。為了有效且快速找出問題點，電信業者如遠傳電信「IoT服務價值鏈」概念孕育而生，從終端裝置到雲端應用服務提供完整的解決方案，免於終端和雲端業者互推責任的問題重複上演。
張文津指出，該公司許久之前就發現物聯網發展不能僅聚焦於傳統SIM卡的商業模式，此營收與物聯網營收差異極大，如果電信公司是採取單純賣門號的方式，其營收僅會占物聯網總產值的2~5%。因此若要將物聯網M2M市場發揮到極致，則必須要提供從終端、網路到雲端的完整價值鏈服務，以使終端和網路服務達到良好的適配性，建構出優異的使用者體驗(圖3)。
圖3 全球物聯網連接占比分布圖
資料來源：遠傳電信
此外，看好巨量物聯網商機，Sigfox網路營運商優納比(UnaBiz)也跳脫出純電信營運的角色，著手投入Sigfox原始設計製造商(ODM)設計，提供從硬體到網路服務的解決方案，滿足更貼近用戶的應用需求。
LPWA市場痛點待解決
如同上述所說，LPWA網路發展已有數年，然而從市場的角度來看，LPWA建置似乎仍在起步階段，究其原因在於受到COVID-19疫情影響，以及政府推動力道仍有待加強之故。台灣大哥大企業產品暨營運管理處副處長魏政賢(圖4)談到，疫情爆發延宕了LPWA網路布建速度，再者LPWA應用的主力場域如智慧城市，其政府推動力道並不如預期快速。不僅各種LPWA連接的基礎設施規畫放緩，又將大多的通訊資源聚焦在5G網路的建立，加上起初認定NB-IoT適合用於企業私網的應用，也被5G專網的發展搶走鋒頭，雖說LPWA技術與應用仍在持續成長當中，但在實際政府的資源分配和市場部署規畫上仍有加強空間。
圖4 台灣大哥大企業產品暨營運管理處副處長魏政賢提出LPWA市場需仰賴政府的大力推動，例如加強公共事業建置力道，以帶動相關供應鏈發展。
另一方面，Nordic區域銷售經理陳俊志(圖5)指出，促成蜂巢式物聯網發展的三大要素，包含裝置(品牌商)、電信商，以及網路設備的開發商(如代工廠、ODM廠，大多是之前做過手機的公司)。從台灣市場角度來看，台灣裝置端的品牌廠商大多為中小型廠，市場大多是以出口為導向；第二個電信商除了擴增門號發行量外，還希望將流量和雲端分析等技術萃取而來的有效數據資料，能夠轉成服務提供給終端用戶，藉此增加終端用戶的黏著性；最後則是需要擁有具備提供3G、4G或NB-IoT能力的ODM廠商。
圖5 Nordic區域銷售經理陳俊志認為經濟考量是蜂巢式物聯網發展的關鍵重點，特別是裝置端、電信網路服務與ODM設備的資本資出與商業模式的建立。
綜合上述三大要素，不管是哪一個環節的投入，都需要有龐大的資金。例如蜂巢式終端產品售價可能是藍牙終端的3至4倍；而以電信業者角度來看，相較於高速LTE方案(如Cat.13、Cat.14)，LTE-M的資費必定較為便宜，需要大量的門號與資金才能建構完善的LPWA網路；台灣雖說有許多手機ODM廠商，但這些公司大多是大型企業，需要投入的產線與資本規模也較大。
觀察其他國家發展狀況，在消費性電子領域，若沒有強而有力的品牌商推動(如蘋果(Apple)、亞馬遜)，通常發展速度較為緩慢；至於垂直應用領域，則大多仰賴公部門推廣，如編列預算汰換國家內、城市內設備裝置，才能有效推動LPWA技術發展。陳俊志強調，公部門、政府推廣政策是強烈影響通訊與產業發展的關鍵要點。
在應用市場的層面，推動LPWA發展迫切需要政府與資金的投入，搭配終端廠商、電信與ODM廠商的共同推動，才能有效擴展低功耗物聯網的普遍發展。
補足訊號缺口多元 LPWA協定攜手合作
各種LPWA標準技術自推出以來，已少有大幅度的更新，即便供應與需求皆已到位，但不同技術之間一直無法很好的搭配使用，導致LPWA發展仍處於不上不下的位置。
優納比共同創辦人暨技術長邱賞恩(圖6)表示，不同協定技術之間的比較已非開發者投入的首要條件。業界所需要的是一個可以實際將訊息從裝置端傳送到系統、後台，進而到網路雲端空間作分析處理，因此無論是搭配蜂巢式網路，或是採用非授權頻段網路(如LoRa、Sigfox)，最終目的就是提供用戶暢行無阻的網路體驗。
圖6 優納比共同創辦人暨技術長邱賞恩提出技術已不再是LPWA網路建置的首要考量，搭配出符合消費者使用體驗的網路與服務，才是最終LPWA能普及應用的關鍵要點。
過去這段時間，可看到AT&T、Verizon、NTT DoCoMo，以及台灣部分電信業者，無論是檯面上或私底下皆有陸續採用NB-IoT(或LTE-M)搭配非授權頻段(目前大多案例是與LoRa相互使用)，來彌補基地台訊號不足之處，無論成果如何，服務用戶完善的網路是共同的目標。
舉例來說，Sigfox供應商UnaBiz在2020年底與日本瓦斯公司NICIGAS合作，將於日本東京都的住宅內部部署90萬台智慧瓦斯讀表器Space Hotaru。第一階段主要布建的LPWA網路是基礎於Sigfox標準，為強化網路的即時性與落實完整的可視性控制，
UnaBiz在此次合作案中，同時也提供LTE-M的客製化服務，聯網裝置的硬體設計(包含天線、內部設計)皆由UnaBiz一手包辦，而網路部分則與日本電信商KDDI配合，共同完成智慧瓦斯讀表的應用。
放下成見 Sigfox/LoRa合作在望
除了蜂巢式網路與非授權頻段的結合外，非授權頻段網路之間的合作也愈趨明朗化。UnaBiz共同創辦人暨首席執行長Henri Bong更曾公開表示，Sigfox與LoRa技術間的戰爭應落幕，隨著使用者條件的提升，LPWA供應商應將重點聚焦為使用者體驗為導向。
從技術角度來看，Sigfox與LoRa採用相同的頻寬，基地台本身僅需搭配具備雙模的LoRa和Sigfox協定，即能支援兩種不同網路。採用雙模模組方案理論上會墊高部分成本，但近期也可看到Semtech所掌握的LoRa IP專利技術逐漸鬆綁，在硬體端僅須透過韌體的更新，即能同時支援兩種不同協定，解決硬體成本升高的問題，預期今年即可看到意法半導體(ST)量產相關的解決方案。
LPWA至今仍未出現突破性發展，源自於使用者體驗與經濟層面的因素。電信商囿於頻譜資源昂貴的支出，在4G頻譜費用尚未回收，5G時代卻已來臨的情況下，其商業模式仍傾向著重於智慧手機數據的高每戶平均收入貢獻值(ARPU)的角度，而忽略LPWA技術所需的資本支出與商業模式的不同。
另一方面，在使用者端的應用上，較多為低價值的追蹤、監測裝置，對於成本要求也極為敏感，同時網路服務的穩定性、可靠性，以及裝置本身的低功耗性能都是考量重點，供應業者在營造良好的使用者體驗上仍有進步空間。
LPWA的需求仍持續存在，可看到LPWA相關供應鏈正積極轉型，無論是透過一條龍式的價值鏈建構、商業模式的調整，或者不同協定之間的結盟合作等做出改變，預期在這些相關業者的努力下，LPWA市場將更加蓬勃發展。