低功耗廣域網(LPWAN)專為低數(shù)據傳輸量、低功耗、遠距離、大量鏈接的聯(lián)網應用而設計，近來隨著物聯(lián)網應用發(fā)展日益火熱而成為市場關注焦點，同時也呈現(xiàn)出標準百家爭鳴的熱鬧局面，引來半導體業(yè)者、電信商等加速布局。
低功耗廣域網(LPWAN)將成物聯(lián)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(lián)網，不僅可滿足物聯(lián)網商用發(fā)展，其潛在商機更是驚人。 為此，系統(tǒng)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(fā)展。
在2016年，全球采用非授權頻段的低功耗廣域網(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(guī)模的布署，造成3GPP陣營芯片、模塊、設備業(yè)者及部分的營運商的競爭壓力，因此于去年6月3GPP終于完成標準制定。
同時，LTE-cat M1與LTE-NB1芯片與模塊業(yè)者更是于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(qū)將優(yōu)先于2017年推出商用化LTE-NB1網絡，同時Verizon與AT&T則選擇優(yōu)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(yè)者也紛紛推出相關解決方案。 例如，零組件通路商大聯(lián)大控股近日便宣布，旗下友尚集團將推出升特(Semtech)運用LoRa技術所設計的遠距離無線技術溫度偵測方案--SX1276。
物聯(lián)網應用可把周遭的一些物品透過網絡連接互動，讓人們能夠以更簡單、可靠的方式來連接網絡。然而，對于如何延長收發(fā)器到傳感器的距離，卻一直是物聯(lián)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，可以讓傳感器組件的范圍大幅增加，同時可減少訊號放大器的使用并節(jié)省成本；因具備低耗電特性，故待機電流最低僅2.5uA，大幅低于GPRS的耗電量，可縮小電池體積并延長其傳感器的待機時間。
基于此一技術，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)模塊，并藉此延長傳輸距離；并提供一個SPI接口，讓用戶將數(shù)據及控制訊號與Semtech SX1276連接后，透過天線發(fā)送LoRa訊號至遠程。
Actility/Abeeway推動物聯(lián)網地理定位服務
另一方面，Actility和地理定位系統(tǒng)業(yè)者Abeeway也宣布，將結合全球定位系統(tǒng)(GPS)和Actility ThingPark物聯(lián)網平臺低功耗、長距離且低成本的LPWA網絡，共同開發(fā)和推出一套彈性的物聯(lián)網定位解決方案。
Actility執(zhí)行長Mike Mulica表示，地理定位和對象追蹤可望成為物聯(lián)網最大宗的應用，此次合作可說是兩強連手。 藉由與Abeeway合作，該公司可以將ThingPark平臺的網絡定位功能與高精準隨選裝置型GPS相結合，提供業(yè)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網絡將位置信息傳送至追蹤的應用裝置。 與使用行動網絡的追蹤器相比，上述追蹤器的電池壽命長很多。 Actility和Abeeway正著手開發(fā)更具突破性的技術，專為LoRaWAN網絡優(yōu)化的創(chuàng)新AGPS技術，只需更少的衛(wèi)星即可完成定位，GPS鎖定時間也可降至數(shù)秒以內。 由于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(zhí)行長Florian Sforza說明，公用LPWAN網絡成長快速，開啟了LoRa網絡應用的新發(fā)展，例如資產追蹤和地理定位服務。 該公司擅長開發(fā)LoRa網絡多模追蹤器，能夠在功耗和定位精準度之間提供動態(tài)平衡優(yōu)化。 透過與Actility密切合作，并且將該公司的地理定位解決方案整合至ThingPark平臺，將加速地理定位應用的部署，提高終端用戶的使用率。
LoRa網絡定位和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網絡偵測和藍牙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平臺提供的單一且高效的位置API進行整合及提供給用戶，ThingPark X平臺還可將數(shù)據傳送至客戶的云端平臺，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網絡雙向鏈接的功能，開發(fā)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絡定位系統(tǒng)在車輛周圍形成「地理柵欄」，只有當車輛偏離默認的范圍，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定位信息，以實時追蹤車輛和尋回。
Mulica認為，與Abeeway合作推動下世代物聯(lián)網技術演進，將能改變許多產業(yè)的游戲規(guī)則，包括物流業(yè)、供應鏈管理、精準農業(yè)、公用事業(yè)和礦業(yè)，打造出工業(yè)物聯(lián)網的「殺手級應用」。
云創(chuàng)Uplynx芯片通過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。 云創(chuàng)通訊(M2COMM)宣布，針對Sigfox標準所開發(fā)的無線通信芯片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(LPWAN)通訊芯片全局通行的重要里程碑，更宣告物聯(lián)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(lián)網應用所設計的高度整合芯片(圖2)，Uplynx RCZ1、RCZ2/4模塊則是讓相關制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(lián)網絡運作。 由于將高效率的功率放大器(PA)建置在芯片中，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%。
該產品為開發(fā)者提供充裕的運算能力及應用彈性，系統(tǒng)制造商采用通過認證的Uplynx，只需要設計一塊印刷電路板(PCB)就可以生產供應不同區(qū)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。
臺灣可采多點布局方式切入LPWAN市場
除LoRA與Sigfox之外，NB-IoT也將成為LPWAN發(fā)展主力。 2017年隨著3GPP NB-IoT硬件平臺及產品問市及電信營運商加入服務，3GPP NB-IoT將實現(xiàn)更多智能城市應用，進一步擴大IoT應用范疇與潛在商機。 預期在2017年發(fā)展初期，將以環(huán)境監(jiān)測、照明、電網、等智能城市應用為主。 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(fā)展的主要驅動力，Unlicensed band則以私網等利基市場發(fā)展為主軸。
至于臺灣該如何因應這波LPWAN網絡發(fā)展熱潮？ 工業(yè)技術研究院產業(yè)經濟與趨勢研究中心建議臺灣模塊商與網通設備業(yè)者可采多點布局(Hybrid Approach)，可效法歐洲u-blox模塊業(yè)者除了NB-IoT布局外，也將Ingenu納入產品組合的方式，整合物聯(lián)網異質網絡整合平臺、并進一步整合軟件業(yè)者建立混合云環(huán)境下的平臺介接能力，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，對于那些必須要有廣域覆蓋范圍，再加上相對低帶寬、優(yōu)異的電池續(xù)航力、較低的硬件與營運成本還有高連接密度的物聯(lián)網應用而言，傳統(tǒng)的蜂巢式網絡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(yè)者、系統(tǒng)廠及電信運營商等紛紛投入發(fā)展此一技術，希望能透過LPWAN支持數(shù)十萬種鏈接基地臺的裝置或類似對象，且不用耗費太多成本，實現(xiàn)物聯(lián)網眾多應用。