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【LPWAN 】 NB-IoT 在IoT中的發展趨勢觀察

作者:Ryan Hu

馬雲在近期的採訪提到 「沒有數據的公司才會談 AI,我們認為 IoT 是未來。」這裡沒有要特別貶低 AI 的重要性,而是強調 IoT 在不久的將來必有舉足輕重的地位。而在 IoT 的世界裡,最重要的其中一環非『無線通訊』莫屬。

最近一年 IoT 相關的無線通訊技術相繼探出頭,LoRa、Sigfox和 NB-IoT 打得火熱,尤其 NB-IoT 更是最近被廣泛且熱烈的討論。本篇文章將會著重在 NB-IoT 的技術,和隨之而來的實際應用,最後加上身為菜鳥 Maker 的我一些看法及案例的比較。

依世道而行的 NB-IoT

如果有接觸過 IoT 相關議題的朋友,一定對 LPWAN 這個詞不陌生,而 NB-IoT 就為 LPWAN 的其中一個分支,全名為 NarrowBand IoT。目前 NB-IoT 整個 eco-system 大家最耳熟能詳的相關企業如:Neul (晶片供應)、ublox (模組建置)、Vodafone (營運商)。

NB-IoT之所以依世道而行,原因是在 LPWAN 的世界裡,相較於其他像是 LoRa,或是 Sigfox 這種 unlicensed 的頻譜,NB-IoT 是以 3GPP 標準做為基礎 (2016/2 Release 13 發佈的重頭戲),也就是說 NB-IoT 可以利用大部分現有的基地台,直接升級作為傳資料的媒介,這相較其他 LPWAN 技術來說是一個相當大的優勢。

而 NB-IoT NarrowBand 的特色,除了 channel bandwidth 小(才180~200 KHz)又支援三種運行模式,使其相當容易被部署外。室內覆蓋率的表現也較其他像是常見的 GPRS、LTE 技術要好上許多。此外,NB-IoT 採 FDD(相較 TDD,FDD 為上行下行分開在兩個對稱的頻率進行上傳和下載的動作)且半雙工Half Duplex (意指同一個 timeslot 只能進行上行或下行的動作)的工作模式。

NB-IoT 系統關係圖(圖片來源:u-blox提供)

現在很多廠商一方面往高頻走,追求單位時間內傳輸資料的量,越大越好,像是 3G、4G 到接下來的 5G;另一方面也往低頻走,像是 Sub-1GHz 在 IoT 領域的應用,NB-IoT 就是其中一個角色,以 800 / 900 MHz 為主。Sub-1GHz 的好處相對於高頻的無線通訊技術來說,在相同的成本下可以將資料傳的比較遠,不過這也得依據應用的需求做決定,各有優缺點。

NB-IoT 應用案例探討

如果要說 2016 是 NB-IoT 探出頭的年份,那 2017 就是 NB-IoT 規模商用重要的里程碑,截至目前為止 NB-IoT 已經被應用在許多現實生活中的案例,例如智慧停車,將地埋式的感測器部署在每個停車格內,利用感測器偵測車輛的有無,再回傳相關資料至後台做辨識,盡可能提供即時的車位資訊給一般駕駛。

另外,智慧路燈則是結合 NB-IoT 的通訊技術,搭配光源控制讓後台能夠輕易判斷是否需要開啟路燈。再者,還有許多應用像是牛群羊群的追蹤,利用 tracker 的方式,讓牧場主人能夠輕易的掌握牲畜的位置。

不過以上案例對一般大眾來說或許還是有些距離,那舉接下來的例子可能大家就比較能夠有所共鳴。

2017/7 時,對岸的共享單車服務 Ofo 聯手中國電信以及華為,宣布 NB-IoT 在北京正式商用的訊息,而在此同時發布 NB-IoT 智能鎖,就是為了捨棄 2G 帶來的缺點,像是 latency、容量、電池壽命等的問題。雖然對岸有大牛拆解 Ofo 的智能鎖並發現了一些有趣的事實,不過不管怎樣 NB-IoT 的應用會越來越多已然成為必定的趨勢。

NB-IoT應用(圖片來源:u-blox提供)

菜鳥 Maker 的觀察

首先,小弟我覺得在 LPWAN 的戰爭中,不論是 NB-IoT、LoRa或是 Sigfox 都沒有絕對的好壞,更沒有任何一個技術能夠獨霸這個市場。像是 NB-IoT,雖然部署上可以利用既有的基礎建設,但事實上許多地方的基地台所涵蓋的範圍並不是這麼完全,導致有些地方並沒有辦法有效使用 NB-IoT,而這方面就會是 LoRa 可以發揮他相對靈活的優勢。而 LoRa 和 Sigfox 最大的差異我覺得在於 LoRa 可以佈建自己的私有網 (小弟我覺得相當大的優勢),Sigfox 則是要支付營運商相關使用的費用。

如果在這場戰爭中硬要分高下,我覺得只有在應用場景的適合與否,例如:快速佈建城市內 IoT 的相關應用,NB-IoT 會是一個極佳的選擇,但如果是郊區個人農場或是農業管理我就會選擇 LoRa。

小弟曾利用 LoRa 實現智慧停車相關的專案,也在實作結束後發現這種在大城市佈建的應用,NB-IoT 可能真的會是較適合的解法,最大的差異在於我省去自己建 LoRa gateway 的時間,也減少在資料傳輸過程中可能失敗的因子。

以上小弟整理關於 NB-IoT 相關的分享,就讓我們持續關注這項技術未來的走向吧!

(責任編輯:葉于甄)

Ryan Hu

Ryan Hu

對於 IOT 軟硬整合相關有極大興趣,鍾愛無人機,目前獨自完成的專案像是瓦力號、GPS 自動語音導覽系統、NTP 網路自動校時時鐘,喜歡流浪。
Ryan Hu

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