智慧城市等物聯(lián)網(wǎng)應用的發(fā)展，帶動了低功耗物聯(lián)網(wǎng)的需求。不同的通訊技術皆有其優(yōu)劣勢，必須將適當?shù)募夹g導入在適當?shù)膽貌拍苓_到最高效率。近年來亦有廠商提出支持多通訊協(xié)議的產(chǎn)品，讓開發(fā)者設計更靈活。

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的各種應用正在擴大發(fā)酵中，像是智能家居、智慧交通、智慧建筑、智慧零售等等相關應用的發(fā)展都非?；馃?。這些物聯(lián)網(wǎng)應用，也帶動了低功耗物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展，像是NB-IoT、LoRa、Sigfox以及藍牙。低功耗傳感器與微控制器(MCU)的需求也正在快速攀升中。因此，相關組件開發(fā)商也開始積極投入新產(chǎn)品研發(fā)，希望促成更多智慧聯(lián)網(wǎng)應用。

全球運營商積極布建NB-IoT

在眾多通訊技術之中，NB-IoT由于其數(shù)據(jù)傳輸量低、數(shù)據(jù)安全性高、可靠度高較無噪聲等特性，成為物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機關鍵技術。

圖1 資策會智能系統(tǒng)研究所總監(jiān)陳仕易指出，NB-IoT由于其安全性高等特性，成為物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機關鍵技術。

目前NB-IoT在歐洲運營商Vodafone、Deutsche Telekom以及中國電信業(yè)者的大力推動下，2018年將加速商用，并帶動相關產(chǎn)品的出貨與服務推出。由資策會MIC所提供的數(shù)據(jù)指出，在2018年預計全球?qū)⒊霈F(xiàn)超過30個NB-IoT商用網(wǎng)絡。

資策會智能系統(tǒng)研究所總監(jiān)陳仕易(圖1)指出，中國移動已于2017年加速NB-IoT網(wǎng)絡布建，并預計在兩年內(nèi)完成40萬個基地臺建設；另一方面，中國聯(lián)通除了NB-IoT外，亦展開LTE-M測試，預計將在2018年商用。臺灣地區(qū)的電信運營商亦積極投入NB-IoT布建工作。

2018年后5G R16版本啟動研擬

接下來，隨著5G即將商用，也成為最為受到關注的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機技術。然而，目前看來NB-IoT已能因應大部分的聯(lián)機需求，未來5G技術是否能大顯身手，得看創(chuàng)新應用是否能夠在市場上出現(xiàn)。

現(xiàn)在NB-IoT即將要走向5G，依進度，2018年6月將會制定5G R15的第一個版本規(guī)格。陳仕易指出，在某些應用情境之中，NB-IoT即能滿足需求，因此5G是否能在物聯(lián)網(wǎng)領域占據(jù)一席之地，得看是否有相對應的新應用出現(xiàn)。

5G能夠滿足超寬帶、低延遲、高可靠的應用特質(zhì)。然而，亦有如工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)等等領域中的許多應用不需要用到5G那么高標準的技術支持。在介于NB-IoT與5G之間的許多物聯(lián)網(wǎng)通訊需求尚未被滿足，也并未納入在R15版本之中。陳仕易指出，這些尚未受到重視的應用領域與相關通訊需求，將待2018年6月制定出5G R15之后討論，有望在R16版本中納入以上物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機需求。

智慧城市促通訊需求 LPWAN應用全球升溫中

在5G時代的智慧城市，低功耗廣域網(wǎng)(Low-Power Wide Area Network, LPWAN)帶來了許多創(chuàng)新應用與商機。其中，LTE Cat.M1、NB-IoT皆有獨特優(yōu)勢，在不同的物聯(lián)網(wǎng)應用之中，可以運用不同的聯(lián)機技術。因此，隨著智慧城市話題熱議，相關通訊技術的需求也隨之增加。

圖2 優(yōu)北羅商業(yè)開發(fā)主管黃俊豪指出，未來重要的智慧城市建設都將使用到各種LPWAN技術。

據(jù)研究單位統(tǒng)計，在2022年，全球智慧城市基礎建設投資金額將會達到291億美元，市場規(guī)模相當可觀。優(yōu)北羅(u-blox)商業(yè)開發(fā)主管黃俊豪(圖2)指出，智能電表、智能路燈、智能交通系統(tǒng)都將是未來非常重要的智慧城市建設。而這些基礎建設，也都將使用到各種LPWAN技術。

目前在全球各國已能看到各種不同的LPWAN在智慧城市中的應用實例。黃俊豪舉例，在歐洲希臘與中國都能看到智慧路燈建設，除了可以中央控制所有路燈之外，還能夠針對實時環(huán)境需求調(diào)節(jié)燈光。

聯(lián)機技術截長補短

黃俊豪進一步說明，不同的LPWAN技術皆能合作、截長補短，Sigfox、NB-IoT、LoRa、LTE Cat.M1等等技術是可以互相搭配應用的。在未來智慧城市的應用之中，可以看到LPWAN有非常多元的應用。

舉例而言，LTE Cat.M1較具有彈性的應用空間，與傳統(tǒng)的NB-IoT相比之下能夠有更好的切換速度，讓數(shù)據(jù)傳輸不間斷。就算車輛在高速行駛之中，只要時速在300公里之內(nèi)，LTE Cat.M1的聯(lián)機都不會因高速而中斷。另外，LTE Cat.M1也支持語音傳輸。因此，在物流貨品追蹤或是在其他需要語音的服務中，LTE Cat.M1比NB-IoT更具優(yōu)勢。然而，NB-IoT雖然不能支持語音服務，然而以數(shù)據(jù)傳輸和省電的考慮而言，或是在地下室等訊號質(zhì)量不好的環(huán)境，NB-IoT便能發(fā)揮其優(yōu)勢。

從2017年開始，在全世界都已經(jīng)看到許多LPWAN的商用產(chǎn)品發(fā)布，可以看到無論是企業(yè)或是政府都對于NB-IoT與LTE Cat.M1的信心與日俱增。黃俊豪認為，未來歐洲將專注在NB-IoT的開發(fā)，只有在瑞士、荷蘭、法國會率先開始采用LTE Cat.M1。然而，由于LTE Cat.M1能夠在高速行進間穩(wěn)定傳輸數(shù)據(jù)的特性，未來也會看到越來越多電信商在NB-IoT之后，開通LTE Cat.M1。這也是我們在未來的發(fā)展方向。

圖3 芯科科技臺灣地區(qū)業(yè)務經(jīng)理江志良表示，在設計物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時，選擇適當?shù)臒o線通信技術是重要考慮。

多協(xié)議SoC實現(xiàn)更多應用

物聯(lián)網(wǎng)興起帶動了各種無線通信技術的應用，不同的無線聯(lián)機技術各有優(yōu)勢與缺點，能在不同的應用場景之中發(fā)揮所長。

因此，未來多種無線通信技術交互搭配應用將成為趨勢，多協(xié)議系統(tǒng)單芯片(SoC)的需求將隨之提升。

市場研究機構(gòu)IHS Markit估算，在2017年全球共安裝了270億個物聯(lián)網(wǎng)裝置設備，其中又以消費性產(chǎn)品占最大宗，并且預測在2025年物聯(lián)網(wǎng)設備將上看730億臺。芯科科技(Silicon Labs)臺灣地區(qū)業(yè)務經(jīng)理江志良(圖3)強調(diào)，在此趨勢之中，無線通信設備的成長幅度將會最大，并高于MCU與傳感器(圖4)。江志良進一步說明，在設計物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品時，選擇一個適當?shù)臒o線通信技術是重要考慮。而不同的無線通信技術各有其優(yōu)缺點，也皆有其適合的應用場景，目前并沒有一種傳輸技術能夠滿足所有的情境需求。

因此，透過搭載多種無線通信協(xié)議的系統(tǒng)單芯片，便能夠借助各種無線通信技術的優(yōu)點，實現(xiàn)更多元的物聯(lián)網(wǎng)應用。

圖4 物聯(lián)網(wǎng)所帶動的市場與零組件預估值

舉例而言，藍牙雖支持聲音傳輸且能與智能手機之間有很好的連結(jié)，然而該技術在物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術中，相對較為耗電。Zigbee則能夠做到網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構(gòu)，非常適合使用在家庭監(jiān)控與自動化應用領域，然而該技術的數(shù)據(jù)傳輸量在某些使用情境之中則略顯不足。

圖5 意法半導體產(chǎn)品營銷工程師莊維燾指出，ST在物聯(lián)網(wǎng)相關的產(chǎn)品規(guī)劃中，亦有結(jié)合長距離與短距離傳輸?shù)漠a(chǎn)品。

透過多協(xié)議的交互運用，可以有效提升使用者體驗。江志良以智能家居為例說明，現(xiàn)代人手機不離身，智能門鎖可以利用手機常見的藍牙聯(lián)機來解鎖開門；同時，當使用者進入家門之后，智能門鎖可以透過Zigbee與燈具設備聯(lián)機，就能夠以智能手機做到燈光的控制。而在系統(tǒng)更新時，則可使用藍牙聯(lián)機達到較快速的數(shù)據(jù)傳輸速度。

意法半導體(ST)產(chǎn)品營銷工程師莊維燾(圖5)亦指出，ST在物聯(lián)網(wǎng)相關的產(chǎn)品規(guī)劃中，亦有結(jié)合長距離與短距離傳輸?shù)漠a(chǎn)品。

除此之外，如Amazon Alexa、Google Home、Apple Homekit等等生態(tài)系的崛起，也加強了多協(xié)議系統(tǒng)單芯片的需求。面對不同的應用場景與生態(tài)系的崛起，眾廠商與產(chǎn)品開發(fā)者對于多種聯(lián)機技術的綜合應用需求上升。透過單芯片多協(xié)議的支持，能夠有效協(xié)助開發(fā)者將成本降低；同時，亦能夠在設計過程中降低兩種無線通信之間的干擾問題；另一方面，也能藉此簡化周邊線路，以縮小設備體積。