LoRa、Sigfox和NB-IoT的各自特點(diǎn)是什么

無(wú)線通信技術(shù)是物聯(lián)網(wǎng)的傳輸基礎(chǔ)，隨著智慧城市大應(yīng)用成為熱門(mén)發(fā)展，各種技術(shù)推陳出新，紛紛搶占物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)。在LPWAN技術(shù)里，最熱門(mén)的莫過(guò)于LoRa、Sigfox和NB-IoT。在物聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)中，這三種技術(shù)各自具有什么優(yōu)勢(shì)?誰(shuí)才會(huì)是你專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域的最佳拍檔?物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI人工智能這幾個(gè)詞匯，相關(guān)產(chǎn)業(yè)人員想必嫻熟于心。在物聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)架構(gòu)中，“感測(cè)”是最基礎(chǔ)的核心源頭，無(wú)論在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、建筑、交通、醫(yī)療等領(lǐng)域，要讓感測(cè)到的數(shù)據(jù)透過(guò)AI分析，進(jìn)而形成相關(guān)應(yīng)用，首先必須部署適合的傳輸技術(shù)與網(wǎng)域，才能搜集并回報(bào)巨量的環(huán)境數(shù)據(jù)。

在無(wú)線通信技術(shù)里，WI-FI、bluetooth、ZigBee、Z-Wave這幾項(xiàng)較早推出的應(yīng)用已經(jīng)于不同領(lǐng)域中奠定發(fā)展基礎(chǔ)。WI-FI適用于大數(shù)據(jù)量的傳輸，比如影音傳輸或者A R/V R等領(lǐng)域，同時(shí)也是一般無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)，缺點(diǎn)是耗電量大;藍(lán)牙多用于個(gè)人穿戴式裝置，在聲音領(lǐng)域的應(yīng)用較為成熟;ZigBee和Z-Wave則是在工業(yè)、建筑等自動(dòng)控制應(yīng)用中成果豐碩。

長(zhǎng)距離+省電特性，LPWAN解決物聯(lián)網(wǎng)傳輸難題

談到無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，大家腦中想到的，除了WI-FI之外，大概就是手機(jī)的移動(dòng)式通信網(wǎng)路了。如今的通訊技術(shù)即將邁入5G，講求更大帶寬、更高速率、更低延遲，當(dāng)然也更耗電，由于是對(duì)應(yīng)人與人之間的通訊，因此數(shù)據(jù)傳輸較密集、交換量也更為龐大。針對(duì)M2M的通訊，由于裝置的部署范圍通常更寬廣，且無(wú)線裝置必須避免頻繁更換電池，LPWAN(LowPower Wide Area Network，低功耗廣域網(wǎng))技術(shù)順勢(shì)而生，其小數(shù)據(jù)量、長(zhǎng)距離傳輸及省電的特性，在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域中大放異彩。

較早期的無(wú)線傳輸技術(shù)，如WI-FI、ZigBee和Z-Wave，通訊傳輸距離頂多只有100公尺，用在智能家居領(lǐng)域，必須再加裝訊號(hào)加強(qiáng)的天線或中繼站。若是要滿足智能城市的相關(guān)應(yīng)用，例如環(huán)境監(jiān)測(cè)或資產(chǎn)追蹤，傳輸距離可達(dá)20公里的LPWAN技術(shù)顯然能大幅縮減布建成本，只要幾個(gè)機(jī)站就能覆蓋大面積的范圍;以電池作為電力來(lái)源，則省略了布線問(wèn)題，讓傳感器的安裝步驟更簡(jiǎn)易。目前最受關(guān)注的LPWAN技術(shù)分別是LoRa、Sigfox和NB-IoT，這三種技術(shù)具有各自的優(yōu)勢(shì)，業(yè)主可根據(jù)不同領(lǐng)域及使用需求，選擇最適合的通訊技術(shù)。

低耗能、高范圍傳輸：LoRa與Sigfox大比拼

正如LPWAN的技術(shù)特色，LoRa與Sigfox都具有長(zhǎng)距離、低功耗的特點(diǎn)，可延長(zhǎng)電池壽命，形成大范圍的訊息傳輸。兩者皆使用免授權(quán)的Sub-1GHz ISM頻段，不需額外付出授權(quán)費(fèi)用，且由于電子芯片制造技術(shù)的突破，兩項(xiàng)技術(shù)的硬件制造成本不斷降低，比如去年在臺(tái)灣地區(qū)產(chǎn)業(yè)已經(jīng)啟用的Sigfox，月租費(fèi)最低只要0.4元人民幣。

LoRaWAN是由各產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟共同推動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，提供開(kāi)放式技術(shù)，只要取得關(guān)鍵內(nèi)容，就能開(kāi)發(fā)個(gè)別的應(yīng)用。不同于LoRa的開(kāi)放性，Sigfox則是由法國(guó)同名公司自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)，掌握核心網(wǎng)絡(luò)的營(yíng)運(yùn)和布建，意圖以獨(dú)立營(yíng)運(yùn)商的角色，在全球進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)基地部署，目前已能同時(shí)在36個(gè)國(guó)家和地區(qū)使用可連結(jié)的網(wǎng)域和設(shè)備。以類(lèi)型來(lái)說(shuō)，LoRa好比小型的私人網(wǎng)域，傳輸距離最遠(yuǎn)可達(dá)20公里，只要掌握技術(shù)，就能自行架設(shè)基站，自由度更高。

Sigfox則是以全球?yàn)闋I(yíng)運(yùn)目標(biāo)，不斷擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)基地的藍(lán)圖，可提供用戶既有的網(wǎng)絡(luò)布署及云端服務(wù)，需要付出額外的月租費(fèi)，相對(duì)LoRa而言，成本較高，但平臺(tái)方案完整，不須額外布建網(wǎng)絡(luò)。Sigfox的傳輸距離可達(dá)50公里，是三種技術(shù)當(dāng)中范圍最廣的，不過(guò)為達(dá)到低功耗的目標(biāo)，LoRa和Sigfox的每日傳輸次數(shù)都有限制，一天當(dāng)中的傳輸時(shí)間很短，適合發(fā)揮在沒(méi)有實(shí)時(shí)通訊需求的領(lǐng)域，比如每日固定回報(bào)數(shù)據(jù)的傳感器，可測(cè)量溫濕度、PM2.5等特定環(huán)境數(shù)據(jù)，藉由長(zhǎng)距離、少次數(shù)的傳輸型態(tài)，形成較大面積的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

電信業(yè)者強(qiáng)強(qiáng)推：NB-IoT

另一項(xiàng)在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈上討論熱烈的技術(shù)是NB-IoT，與前述兩項(xiàng)技術(shù)最大的不同，在于它是由3GPP組織所制定的技術(shù)，使用需授權(quán)的GSM和LTE頻段，也就是說(shuō)，NB-IoT必須藉由電信產(chǎn)業(yè)買(mǎi)下頻段授權(quán)，使用者只能透過(guò)電信業(yè)者或第三方代理商取得授權(quán)技術(shù)和頻段，才能使用NB-IoT相關(guān)服務(wù)。NB-IoT的優(yōu)勢(shì)在于它是由現(xiàn)有電信業(yè)者推出的技術(shù)，不需重新布建網(wǎng)絡(luò)，只要更新軟件，就能使用現(xiàn)有的4G電信基地臺(tái)和相關(guān)設(shè)備。另一方面，采用電信級(jí)的網(wǎng)絡(luò)，在通訊質(zhì)量和訊息安全性擁有高度的保障。臺(tái)灣地區(qū)遠(yuǎn)傳電信目前已推出NB-IoT的搶先體驗(yàn)活動(dòng)，并預(yù)計(jì)于5月底完成全臺(tái)基地升級(jí)，只要遠(yuǎn)傳電信能收到訊號(hào)的地方，就能使用NB-IoT，裝置月租費(fèi)約為2至12元人民幣。

“將對(duì)的技術(shù)擺在對(duì)的位置上”──無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用

上述三種熱門(mén)的LPWAN技術(shù)各自有著不同特點(diǎn)，業(yè)界多預(yù)測(cè)未來(lái)其中一項(xiàng)技術(shù)將會(huì)力壓群雄，成為一枝獨(dú)秀。然而，正如LoRa創(chuàng)始人之一Olivier Hersent曾說(shuō)過(guò)的，互相合作的共存關(guān)系更可能帶領(lǐng)未來(lái)技術(shù)走向新的發(fā)展。事實(shí)上，物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用領(lǐng)域百百款，這三種技術(shù)的特點(diǎn)也對(duì)應(yīng)了不同領(lǐng)域的特殊需求。比如NB-IoT，用戶許可證頻段和LTE技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)不限制傳輸訊息次數(shù)，所能攜帶的數(shù)據(jù)量也更高，因此適用于重視網(wǎng)絡(luò)傳輸穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性的智慧工業(yè)領(lǐng)域，或者是需要聲音、圖像文件等高數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)裝置。相對(duì)地，NB-IoT的功耗也高于另兩項(xiàng)技術(shù)，電池壽命的損耗較大。同時(shí)與電信業(yè)者的協(xié)作模式，在向用戶推廣時(shí)會(huì)更為快速、簡(jiǎn)便，從另一角度來(lái)看，也受限于硬件成本(芯片)和月租成本。

與NB-IoT相比，LoRa和Sigfox由于硬件成本低、功耗更小，因此更適合在小數(shù)據(jù)量、大范圍的傳輸應(yīng)用。LoRa技術(shù)目前的發(fā)展規(guī)模已趨向成熟，且曾與亞太電信及鴻海富鴻網(wǎng)合作，在臺(tái)灣地區(qū)已有實(shí)際營(yíng)運(yùn)成果。雖然傳輸距離不比Sigfox，但傳輸帶寬較高，建設(shè)成本和技術(shù)難度不高，適合在高科技廠區(qū)中建設(shè)封閉型網(wǎng)域，傳輸各類(lèi)型的感測(cè)數(shù)據(jù)。

以全球布建的角度來(lái)說(shuō)，德國(guó)萊因的信息與通信技術(shù)經(jīng)理于凱群表示，Sigfox是很有發(fā)展性的技術(shù)，由于Sigfox提供全球性的網(wǎng)域服務(wù)，對(duì)跨國(guó)公司來(lái)說(shuō)更為便捷，尤其是一體成形的網(wǎng)絡(luò)方案，對(duì)高收益的公司而言提供完整且穩(wěn)定的云端服務(wù)，省去許多開(kāi)發(fā)和協(xié)作上的麻煩。Sigfox的傳輸距離最遠(yuǎn)，但一天內(nèi)的傳輸次數(shù)最少，因此適合應(yīng)用在反應(yīng)數(shù)據(jù)變化或固定時(shí)段傳送數(shù)據(jù)的場(chǎng)景，比如管線監(jiān)控、智能電表、地區(qū)氣候監(jiān)測(cè)和警報(bào)等。Sigfox目前在臺(tái)灣地區(qū)與O-bike合作，負(fù)責(zé)定位追蹤服務(wù)，以及中興保全的設(shè)備狀態(tài)偵測(cè)，和智能醫(yī)療遠(yuǎn)程照護(hù)等應(yīng)用。由于是跨國(guó)應(yīng)用，Sigfox也與美國(guó)快遞公司合作，在包裹上裝設(shè)傳感器，除了知道包裹的運(yùn)送位置，也能偵測(cè)拆開(kāi)的時(shí)間，將具體數(shù)據(jù)傳送回美國(guó)。

物聯(lián)網(wǎng)未來(lái)愿景：信息安全與技術(shù)驗(yàn)證缺一不可

新興科技帶來(lái)更便利及美好的未來(lái)愿景，同時(shí)也帶來(lái)關(guān)于安全的隱憂，當(dāng)各種信息在網(wǎng)絡(luò)上流通，一旦網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)生問(wèn)題，將可能導(dǎo)致個(gè)人隱私外泄，甚至影響人身安全。在極重視隱私權(quán)的歐洲，已經(jīng)通過(guò)通用數(shù)據(jù)保護(hù)協(xié)議(General Data ProtecTIon RegulaTIon，簡(jiǎn)稱 GDPR)，其中嚴(yán)格規(guī)范了網(wǎng)絡(luò)公司對(duì)個(gè)人資料搜集的限制與管理。雖然資安問(wèn)題在臺(tái)灣尚未掀起全面關(guān)注，但隨著物聯(lián)網(wǎng)裝置和領(lǐng)域的拓展，一般使用者也會(huì)更頻繁的接觸到相關(guān)的議題，網(wǎng)絡(luò)安全必定將成為產(chǎn)品/軟件供貨商需提出的服務(wù)方案之一。

德國(guó)萊因資深經(jīng)理何紹彭也提醒，所有無(wú)線通信技術(shù)都必須經(jīng)過(guò)國(guó)家規(guī)范和聯(lián)盟認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。首先必須先通過(guò)各國(guó)法規(guī)對(duì)無(wú)線通信頻率和功率的控管，讓產(chǎn)品具備合格的通訊標(biāo)準(zhǔn)，不會(huì)因要加強(qiáng)通訊而影響其他電子儀器或人體健康。再來(lái)還必須通過(guò)各個(gè)技術(shù)聯(lián)盟的標(biāo)準(zhǔn)，包含電磁波型、通訊協(xié)議及互聯(lián)性測(cè)試，確保使用同類(lèi)型通訊技術(shù)的產(chǎn)品能夠互相溝通。如同目前市面上的智能家居網(wǎng)關(guān)，大多會(huì)容納1至3種的通訊技術(shù)(如WI-FI、Bluetooth、ZigBee等)，產(chǎn)品的互聯(lián)性及抗干擾性就更為重要?；蛟S在不久的將來(lái)，也會(huì)在單一物聯(lián)網(wǎng)模塊內(nèi)整合LoRa或NB-IoT等不同的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，像是在偏遠(yuǎn)工廠，以LoRa形成局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，再將數(shù)據(jù)傳送到外部的LTE網(wǎng)絡(luò)，整合多個(gè)廠區(qū)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整體分析。

無(wú)論在交通、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、金融等領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)所要關(guān)注的將會(huì)是數(shù)據(jù)下的新興應(yīng)用，裝置聯(lián)網(wǎng)只是基礎(chǔ)，只有善加利用軟件服務(wù)，掌握應(yīng)用商機(jī)，才能具體實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的真正智慧。

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