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主流強勢席捲/利基仍大可為 廣域IoT通訊市場分頭起飛

2018-07-31
在物聯網通訊的發展中,NB-IoT已經獲得全面性的支持,未來相關應用的市場榮景可期。LoRa與SigFox雖然受到NB-IoT強大的擠壓,但因為物聯網應用還屬於成長中的市場,這兩個技術已逐漸找到與NB-IoT區隔的發展道路,未來的發展重點是創造良好的消費者使用體驗,朝著正確的航道加速、起飛。

物聯網通訊是這兩年產業最熱門的話題之一,尤其在5G三大願景中正式定義為mMTC(Massive Machine Type Communication),未來物聯網的聯網規模將大幅超越過去的人聯網,每平方公里網路節點甚至高達100萬個。低功耗廣域網路(Low Power Wide Area Network, LPWAN)技術簡單、應用廣泛,將是MTC早期的切入點,包括NB-IoTLoRaSigFox等都是相關的明星級技術,而未來3GPPMTC標準陸續訂定之後,可以支援更多不同類型的物聯網應用。

事實上,在過去物聯網概念尚未成熟時,已有許多利用2G/3G技術的機器通訊(Machine to Machine, M2M)應用,如車隊管理、物流、工業等B2B應用,未來幾年市場需求將持續成長。在現有2G/3G/4G模組的基礎之下,2018NB-IoTLoRaSigFox大力拓展新興應用市場,加上LTE Cat. M1,與未來可滿足更多高傳輸速率、高移動性、定位、低耗電、語音等功能的MTC標準,共同建構物聯網通訊的產業面貌。

LPWAN產業成長強勁

2018年是物聯網通訊正式商用化的元年,尤其是NB-IoT,根據資策會MIC的研究顯示,今年LPWAN模組市場將挑戰第一個1億規模,該會產業分析師曾巧靈指出,上半年NB-IoT多功能整合模組市價都在10~15美元左右,對於訴求大規模簡易的應用來說,成本壓力沉重,不過下半年NB-IoT模組出貨已經逐漸放量,加上投入的晶片、模組廠商越來越多,模組價格有下降到8~10美元的趨勢。

世界各地電信營運商的NB-IoT服務在2017年下半年陸續開台,市場推動力量加大,2019年以後NB-IoT模組將出現高度成長,預計2021LPWAN聯網裝置數量規模將高達8(1),其中約7億是NB-IoTeMTC這類授權頻段技術產品,尤其以中國與歐洲市場的發展最為強勁。

另一研究單位IHS Markit的看法也相當樂觀,預測到2021IoT聯網數量將超過10億。從2014年到2021年的年複合成長率(CAGR)高達206%,中國的物聯網市場在政府的大力支持下,中國三大營運商的物聯網連接從2014年的5,350萬成長到2016年的1.62億,中國政府在策略上希望主導NB-IoT的產業發展,也讓對岸成了全球NB-IoT發展的火車頭與觀察指標。

而在非授權頻段的LPWAN市場中,LoRaWAN2017年出現高於預期的成長,據了解,SemtechLoRa晶片出貨量超過1,000萬顆,IHS Markit預計LoRaWAN的聯網節點數量到2021年將增加到近3億。針對另一個明星級的LPWAN技術SigFoxIHS Markit的看法則較為保守,整體而言,NB-IoT已經成為現階段物聯網通訊的霸主,LoRaSigFox的早發領先優勢已經逐漸消失,不過在物聯網的高度成長趨勢下,LoRaSigFox也積極尋求合適的領域與應用。

NB-IoT從加速到起飛

NB-IoT產業2017年開始起步,2018年進入加速階段,2019年將要正式起飛。從技術標準發展來看,20163GPP R13版本發表NB-IoT技術,2017年大廠高通(Qualcomm)與海思(HiSilicon)相繼推出支援初版標準的晶片,年底聯發科進一步推出R14版本晶片,並於2018年正式出貨,大有後發先至的意味,更有許多晶片廠商陸續宣布投入NB-IoT,市場蓬勃發展,同時也刺激了通訊模組廠商的腳步。

未來,NB-IoT會朝向5GmMTC系列標準發展,資策會智慧所副主任王德仁(2)指出,目前mMTC還在研究階段(Study Item),預計20193月進入工作階段(Work Item),於當年底完成並發布標準,物聯網通訊將進入新階段。從技術發展的角度來觀察,在mMTC時代之前,NB-IoT依然會持續改善技術,包括涵蓋範圍延伸(Coverage Enhancement Level, CE Level)技術,共分為三種等級,分別為達到可對抗最大耦合損失(Maximum Coupling Loss, MCL)144dB154dB164dB的訊號能量衰減。

另外,省電模式(Power Saving Mode, PSM)是在閒置(Idle)狀態下,新增一個新的狀態PSM,王德仁表示,在該狀態下,終端射頻關閉,相當於關機狀態,下行不可達,下行資料通知(DDN)到達行動管理單元(MME)後,MME通知服務閘道器(SGW)暫存使用者下行資料並延遲觸發尋呼;上行有資料/訊令需要發送時,觸發終端進入連接狀態。擴展非連續接收模式(Extended Discontinuous Reception, eDRX)是增強型的非連續接收模式,支援的尋呼週期可以更長,結合PSMeDRX可以進一步強化NB-IoT的省電功能,達成終端節點搭載兩顆三號電池實現十年運作週期的目標。

從應用的角度來觀察,由政府推動的公共事業與智慧城市建設,都是NB-IoT的主要應用,包括最常被提到的智慧三表(水表、電表、瓦斯表)、智慧路燈、停車管理、環境監測等都是。曾巧靈說明,LPWAN多使用具備高繞射能力之sub-GHz頻段,且強化室內覆蓋,可克服裝置位於地下室、偏遠地區時之斷訊問題。

事實上,NB-IoT今年已證明將在公共事業、服務與智慧城市建設等領域,取得主導性的發展地位。NB-IoT由電信營運商建置網路並提供服務,網路建置與原先的無線通訊基地台一致,在人口稠密的都會區,4G LTE訊號完善,只需透過最簡易的軟體升級,不需重新布建網路;採用授權頻段,公共服務品質有保障,只要談好服務費率,商業模式建立也相對簡易。

近期台北市政府與中華電信正式合作,預計從2019年起開始推動智慧路燈建置,未來全台北市11萬盞智慧路燈都將導入NB-IoT,以基地台或網路節點的方式布局物聯網服務。另外,在中國,電信商中國移動與江西省龍虎山旅遊發展公司合作,於風景區171個停車位提供即時查詢停車位、車位預定、停車引導等服務。沙烏地阿拉伯電信業者Zain與諾基亞(Nokia)合作,進行包含智慧垃圾管理等多項NB-IoT智慧城市應用測試,2018下半年到2019年,將有更多類型、更大規模的NB-IoT應用導入。

SigFox發展資產追蹤

SigFox則是自行建構一個產業生態體系(Ecosystem),由SigFox負責全球共同的網路營運與雲端平台管理,再透過各地特許的網路營運商SNO(SigFox Network Operator)提供服務,原則上單一地區由單一業者負責,其經營理念為「One Globe, One Network. One Globe, One Contract.」,截至目前為止訊號涵蓋已達46個國家,預計在2018年底達到60個國家的網路部署。

因此,SigFox尤其適合跨國性的物聯網應用,如資產追蹤。SigFox在台灣的營運商優納比(UnaBiz)Computex 2018也邀請多家發展SigFox解決方案的廠商展出相關服務。優納比台灣生態圈總監鄒宏平(3)介紹,Sensolus是來自比利時根特的工業物聯網公司,提供端到端物聯網解決方案,為其客戶的供應鏈和資產監控提供服務,透過整個供應鏈流程的監控及資產追蹤及管理來分析並改進公司營運成本及績效。目前合作對象及應用包括飛機製造大廠空中巴士Airbus集團的全歐洲零組件物流追蹤系統,以及提供全球120家機場公司的地勤車輛及設備廠整套地勤車輛管理及車載資通訊解決方案的TCR集團。

對於NB-IoT來說,跨國性的物聯網應用因為涉及漫遊,需要電信公司協調與拆帳,不僅成本較高,也不在短期技術發展規劃當中。SigFox在服務費上有相對優勢,鄒宏平指出,優納比在台灣已經順利以二類電信的方式開台服務,每個月60次上傳訊息最低只要新台幣2元月租費,許多低價的物聯網應用也是SigFox可以發展的領域。

LoRa封閉式網路需求高

另一個熱門的LPWAN技術LoRa2016~2017年備受期待,有可能成為物聯網時代的Wi-Fi,因為其採用非授權頻段,技術簡易、應用方便,開放的生態圈也提供與電信領域較遠的資通訊廠商插旗物聯網通訊的機會,很快的就吸引數百家廠商加入產業聯盟,台灣也有許多廠商大力投入。省掉授權頻段權利金,背後又有思科(Cisco)IBM、阿里巴巴這些大廠力挺,甚至許多電信商也押寶,技術、產品都在2017年以前就Ready,產業推動時程較NB-IoT更有優勢。

不過,從2017~2018年,LoRa發展受到NB-IoT強大的競爭壓力,業界傳出不少撤換網路解決方案的傳聞,主要原因分為內部與外部兩個面向,外部原因就是NB-IoT的大規模推動,原先推動較順利的LoRaWAN與其應用領域重疊性高,尤其像前述公共事業的物聯網應用,沒有大型的服務商如電信業者來扮演與政府合作的角色。內部原因則是LoRa技術1.0版未達最大的省電效果,訊息傳送採用類似廣播的方式,會出現終端與伺服器不同步的問題,導致重要訊息遺漏,掉封包的狀況經常出現;另外,LoRa雖然晶片幾乎都掌握在Semtech手上,但因為驗證與互通測試服務還不成熟,也會造成不同廠商終端設備互通互連的瓶頸。

LoRa主導廠商當然也知道現在的困境,儘管整體市場還在成長中,不過在產業中受矚目的程度降低卻是不爭的事實,因此在201710月正式發表最新的技術更新1.1版。群登科技產品應用處經理黃景茂指出,該公司主要生產LoRa模組,改善Class B傳輸漏封包的缺陷,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,最快第三季群登支援LoRa 1.1版本Class B的模組產品就會推出。

在應用上,現在也有廠商發展私有LoRaWAN解決方案,黃景茂說,在原來的LoRa訊號上透過一個加密的機制,讓訊號只有自家的設備認得,並加以接收,而一般的LoRaWAN會放掉這類訊號,讓客戶享有私有雲的隱私、獨立性,同時擁有LoRaWAN網路的便利性;部分在行動網路訊號不佳的偏遠地區山巔、海邊,尤其行動網路布建成本高的區域,也是LoRa可以發揮的場域,同時具備縮短數位落差的積極意義。

三大技術兄弟登山

整體而言,NB-IoT已經獲得全面性的支持,其實與去年業界的看法一致,大部分物聯網通訊廠商投入的方向也以NB-IoT為主,部分兩邊押寶的廠商大都將策略重心放在NB-IoT,還有更多先前觀望的廠商,已經確定要投入NB-IoT的發展,未來相關應用的市場榮景可期。另外,LoRaSigFox雖然受到NB-IoT強大的擠壓,但因為物聯網應用還屬於成長中的市場,這兩個技術的市場成長動能也屬正向。

LoRaSigFox已逐漸找到與NB-IoT區隔的發展道路,從規模上看,LoRaSigFox每一個應用的數量都較小,百萬節點以上的規模應用會以NB-IoT為主,但是逐漸朝向利基型應用的LoRaSigFox也可能享有高毛利,未來兩年的發展重點應該是創造良好的消費者使用體驗,包括硬體終端晶片/模組的降價、軟體服務的完善與便利性等,真正從正確的航道加速、起飛。

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