低功耗廣域網路(LPWAN)將成物聯網應用關鍵推手。根據GSMA Industry Paper報告預測，2019年全球將有超過二十億個LPWAN裝置聯網，不僅可滿足物聯網商用發展，其潛在商機更是驚人。為此，系統商及電信運營商等皆積極進行市場布局，除搶攻市場商機，也進一步加速推動LPWAN商用化發展。
LPWAN應用興 半導體商布陣以待
在2016年，全球採用非授權頻段的低功耗廣域網路(LPWAN)陣營Ingenu、LoRa、Sigfox等推出廣覆蓋、低功耗、低成本解決方案在市場上崛起，包含：韓國SKT、荷蘭KPN、Senet與Comcast等都進行大規模的布署，造成3GPP陣營晶片、模組、設備業者及部分的營運商的競爭壓力，因此於去年6月3GPP終於完成標準制定。
同時，LTE-cat M1與LTE-NB1晶片與模組業者更是於下半年積極推出解決方案供營運商測試，預期Vodafone、DT與中國地區將優先於2017年推出商用化LTE-NB1網路，同時Verizon與AT&T則選擇優先完成LTE-cat M1商轉。在2016年標準底定下，預期將帶動2017年全球各地營運商的服務布局。
看好LPWAN應用商機，半導體業者也紛紛推出相關解決方案。例如，零組件通路商大聯大控股近日便宣布，旗下友尚集團將推出昇特(Semtech)運用LoRa技術所設計的遠距離無線技術溫度偵測方案–SX1276(圖1)。
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| 圖1 看好LPWAN應用商機，通路商推 出新一代遠距離無線技術溫度偵測方案。 |
物聯網應用可把周遭的一些物品透過網路連接互動，讓人們能夠以更簡單、可靠的方式來連接網路。
然而，對於如何延長收發器到感測器的距離，卻一直是物聯網相關應用設計者們的困擾。
LoRa技術具備超長距離、低成本等特性。因其靈敏度可達到-148dBm，可以讓感測器元件的範圍大幅增加，同時可減少訊號放大器的使用並節省成本；因具備低耗電特性，故待機電流最低僅2.5uA，大幅低於GPRS的耗電量，可縮小電池體積並延長其感測器的待機時間。
基於此一技術，新推出的解決方案可提供一個能夠方便連接至客戶端的微控制器(MCU)模組，並藉此延長傳輸距離；並提供一個SPI介面，讓使用者將資料及控制訊號與Semtech SX1276連接後，透過天線發送LoRa訊號至遠端。
Actility/Abeeway推動物聯網地理定位服務
另一方面，Actility和地理定位系統業者Abeeway也宣布，將結合全球定位系統(GPS)和Actility ThingPark物聯網平台低功耗、長距離且低成本的LPWA網路，共同開發和推出一套彈性的物聯網定位解決方案
Actility執行長Mike Mulica表示，地理定位和物件追蹤可望成為物聯網最大宗的應用，此次合作可說是兩強聯手。藉由與Abeeway合作，該公司可以將ThingPark平台的網路定位功能與高精準隨選裝置型GPS相結合，提供業界較先進的地理定位技術。
據悉，Abeeway為設計追蹤LoRaWAN裝置之廠商，產品包括隨選地理定位(On-demand geolocation)、動作警報或地理圍欄。這些追蹤器使用GPS訊號確認位置，再由省電的LoRaWAN網路將位置資訊傳送至追蹤的應用裝置。與使用行動網路的追蹤器相比，上述追蹤器的電池壽命長很多。Actility和Abeeway正著手開發更具突破性的技術，專為LoRaWAN網路優化的創新AGPS技術，只需更少的衛星即可完成定位，GPS鎖定時間也可降至數秒以內。由於接收和處理訊號所需的功耗減少，這樣的組合大幅提高了電池壽命，比既有的GPS定位技術提升一級。
Abeeway執行長Florian Sforza說明，公用LPWAN網路成長快速，開啟了LoRa網路應用的新發展，例如資產追蹤和地理定位服務。該公司擅長開發LoRa網路多模追蹤器，能夠在功耗和定位精準度之間提供動態平衡優化。透過與Actility密切合作，並且將該公司的地理定位解決方案整合至ThingPark平台，將加速地理定位應用的部署，提高終端用戶的使用率。
LoRa網路定位和GPS相互整合是Abeeway追蹤器邁向真正多模的第一步，Abeeway追蹤器同時還結合WiFi網路偵測和藍牙beacon技術，以提供精準的室內定位服務。所有這些功能將透過ThingPark X平台提供的單一且高效的位置API進行整合及提供給用戶，ThingPark X平台還可將資料傳送至客戶的雲端平台，包括IBM Watson，Microsoft Azure和AWS。
此外，不只是整合定位技術，該服務透過單一的ThingPark X API即可取得，加上LoRaWAN網路雙向連結的功能，開發商可依據應用所需管理地理定位。例如，追蹤資產或防盜的應用，可以利用低功耗的網路定位系統在車輛周圍形成「地理柵欄」，只有當車輛偏離預設的範圍，警報才會啟動。但如果車輛闖出地理柵欄外，該應用可呼叫GPS定位資訊，以即時追蹤車輛和尋回。
Mulica認為，與Abeeway合作推動下世代物聯網技術演進，將能改變許多產業的遊戲規則，包括物流業、供應鏈管理、精準農業、公用事業和礦業，打造出工業物聯網的「殺手級應用」。
雲創Uplynx晶片通過Sigfox認證
與此同時，隨著LPWAN應用漸廣，Sigfox之相關產品也加速推出。雲創通訊(M2COMM)宣布，針對Sigfox標準所開發的無線通訊晶片Uplynx已在歐洲、美洲、中東以及亞洲通過Sigfox認證，不僅成就低功耗廣域網路(LPWAN)通訊晶片全域通行的重要里程碑，更宣告物聯網單一設計全球通用的時代正式來臨。
據悉，Uplynx是一顆專為LPWAN物聯網應用所設計的高度整合晶片(圖2)，Uplynx RCZ1、RCZ2/4模組則是讓相關製造商得以設計生產出低成本又低功耗的終端裝置，在Sigfox布建的全球物聯網路運作。由於將高效率的功率放大器(PA)建置在晶片中，Uplynx相當高效能；輸出功率達到22dBM但耗電量卻不到目前市面上解決方案的60%。
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| 圖2 雲創通訊開發出Uplynx晶片，並已通過認證，未來可用於各式Sigfox應用中。 |
該產品為開發者提供充裕的運算能力及應用彈性，系統製造商採用通過認證的Uplynx，只需要設計一塊印刷電路板(PCB)就可以生產供應不同區域所需的產品，不僅大幅縮短設計時程更減少產品管理上的麻煩。
台灣可採多點布局方式切入LPWAN市場
除LoRA與Sigfox之外，NB-IoT也將成為LPWAN發展主力。2017年隨著3GPP NB-IoT硬體平台及產品問市及電信營運商加入服務，3GPP NB-IoT將實現更多智慧城市應用，進一步擴大IoT應用範疇與潛在商機。預期在2017年發展初期，將以環境監測、照明、電網、等智慧城市應用為主。中長期來說，電信運營商主導的公網(Public Network)建置競爭將成為下一階段LPWAN發展的主要驅動力，Unlicensed band則以私網等利基市場發展為主軸。
至於台灣該如何因應這波LPWAN網路發展熱潮？工業技術研究院產業經濟與趨勢研究中心建議台灣模組商與網通設備業者可採多點布局(Hybrid Approach)，可效法歐洲u-blox模組業者除了NB-IoT布局外，也將Ingenu納入產品組合的方式，整合物聯網異質網路整合平台、並進一步整合軟體業者建立混合雲環境下的平台介接能力，以此利基切入LPWAN解決方案供應鏈，降低押寶單一技術的市場風險，爭取市場商機。
綜上所述，對於那些必須要有廣域覆蓋範圍，再加上相對低頻寬、優異的電池續航力、較低的硬體與營運成本還有高連接密度的物聯網應用而言，傳統的蜂巢式網路無法善加結合上述技術條件。因此，LPWAN趁勢崛起，促使半導體業者、系統廠及電信運營商等紛紛投入發展此一技術，希望能透過LPWAN支援數十萬種連結基地台的裝置或類似物件，且不用耗費太多成本，實現物聯網眾多應用。
