物聯網(Internet of Things;縮寫IoT)，指的是物物相連，每個裝置都可以透過網絡來互相交換訊息。物聯網這個概念不算太新的名詞，早在1995年比爾蓋茲的《未來之路》一書中，就首次提到了物聯網的概念。
然而，當年受限於技術瓶頸，物聯網產業一直沒有好好發展起來。直到近年雲端運算、雲端儲存成本降低，以及大數據、AI等技術應用的提升，再加上終端連網數量不斷的增加，物聯網產業才終於在過去幾年大鳴大放了起來。
一、物聯網產業價值鏈
物聯網的架構可以分成三個不同的層次。第一層為感測層，也就是物聯網裡的「物(Things)」，由可以感測訊號的裝置組成，用以監控所在位置的物理或環境狀況，例如影像、溫度、溼度、動作、壓力感測等。
第二層為網絡層，包含無線或有線的網際網路，用以提供可靠的網絡傳輸功能。每一個裝置都具有IP位置，可以將裝置搜集來的信息，整合到物聯網的數據管理中心。
第三層為應用層，物聯網經濟將近80%的商機來自於此。當我們將第一層的「物」透過第二層的「網絡」連結起來後，就可以來思考不同領域的應用了。例如：智能家居、智慧城市、智慧零售、智能電網、智能醫療、穿戴式設備等。
物聯網產業價值鏈
二、LPWAN備受關注
其中，在第二層的網絡層中，低功耗廣域網(Low Power Wide Area Network;縮寫LPWAN)之新興無線通信技術逐漸受到關注，能大幅擴展物聯網的應用情境，而SIGFOX、LoRa、NB-IoT均為LPWAN技術之一種，也正是LPWAN技術中市場滲透率最高的技術。
LPWAN技術的定位
不同於傳統的Wi-Fi、Bluetooth等短距離通訊協議，LPWAN因為具有低耗電、低速度、低數據量、低成本等特性，因此非常適合用在智慧能源、智慧城市、智慧農業，例如海上油井設施、停車位管理、農場牛隻追蹤、魚塭水質監控、土石流監控等低頻次數據傳輸的應用場域。
在LPWAN技術中，又可以分成授權頻段(License Band)與非授權頻段(Unlicense Band)來介紹。
三大LPWAN技術比較
採用授權頻段技術的為3GPP(3rd Generation Partnership Project)主導的NB-IoT(Narrow Band IoT)，其採用現有的3G/4G網絡，主要投入為電信營運商及相關設備廠商。
至於非授權頻段，就呈現了遍地開花的狀況，大部分不屬於電信領域的ICT廠商，都會選擇投入這邊，主要的代表技術正是SIGFOX與LoRa。
它們都採用了ISM頻段(Industrial Scientific Medical Band)，這是一種各國開放給工業、科學及醫學機構使用的頻段。它們無須許可證及費用，只需要遵守一定的發射功率(一般低於1W)，不要對其他頻段造成幹擾即可。
以下分別簡述LPWAN三大技術：LoRa、SIGFOX、NB-IoT。
三、SIGFOX技術簡介
SIGFOX是由2009年創立的法國公司SIGFOX所開發，該廠商從2012年開始推展物聯網無線服務業務。
與其他LPWAN技術相較，SIGFOX是傳輸速率最低的技術，速度僅100bits/s，且每個裝置一天最多只能傳送140則訊息，每則訊息最大的容量為12bytes。由於降低了信息傳輸量，因此就能大幅節省了物聯網裝置的電力消耗。例如，水錶、電錶、路燈控制這類的應用，由於流量回報頻率每小時低於一次，就很適合SIGFOX應用。
以SIGFOX的智能水錶應用為例，基本上水錶裝置僅上傳數據，不接收訊息。在沒有進行數據傳送的時候，水錶裝置就會處於休眠狀態，因此一顆三號電池就能夠使用十年。
SIGFOX最大的特色在於建立一個全球共同的物聯網網絡，再透過各地特許的網絡營運商SNO(SIGFOX Network Operator)提供服務，原則上單一地區由單一業者負責(例如，臺灣地區特許營運商為UnaBiz)。
從下圖可知，SIGFOX所提供的服務並非僅有網絡聯機，客戶也可以選擇SIGFOX雲端服務。這麼一來，企業便無須擔心網絡與數據儲存空間等基礎設施的建構，可以更專注於物聯網服務的開發。
SIGFOX服務示意圖
隨著LPWAN競爭越來越激烈，SIGFOX現階段最重要的目標莫過於基地臺搭建了，目前全球已有32國家和地區推動搭建，例如法國、英國、西班牙、德國、荷蘭、美國等，並計劃於2018年將網絡搭建推進到60個國家和地區。
SIGFOX技術雖然不像LoRa有許多ICT大廠投入、也不如NB-IoT獲得市場廣泛注意，但由於SIGFOX上遊技術IP免費授權的策略，吸引了許多廠商加入SIGFOX生態系，包含上遊的晶片、模塊製造、系統整合、專業代工設計與生產、平臺服務、通路等等。
目前SIGFOX已有71個設備製造夥伴、49個物聯網平臺供貨商、8家晶片供貨商、15個模塊廠商、30家軟體與設計服務業者，以及4個育成/創投業者。其中晶片供貨商包括德州儀器(TI)、意法半導體(ST)、芯科(Silicon Labs)、安森美(On-Semi)、恩智浦(NXP)、Ethertronics、Microchip與雲創通訊(M2Comm)。
四、LoRa技術簡介
LoRa是美國半導體製造商Semtech藉助其併購的法國公司Cycleo所開發的無線通信技術LoRa，在這個基礎上與IBM合作完成規範，並由Semtech、IBM、Cisco為核心所組成的LoRa聯盟推動相關發展，目前擁有500多家會員，可說是當前最受產業支持的LPWAN技術。
不同於SIGFOX由SNO獨家提供網絡的商業模式，LoRa採用如Wi-Fi般，任何人都能自行設置基地臺(Wi-Fi access point)來建置網絡環境的模式。
Lora服務示意圖
雖然LoRa的傳輸距離沒有SIGFOX遠，但因其具有較高的傳輸帶寬，且在數據傳輸上更具彈性，除了能像SIGFOX進行單向傳輸的省電通訊外，亦可執行一定程度的數據交換，因此特別適合用在智能工廠應用上。
以晶片廠為例，一個廠區少則一公裡，大則十公裡上下。透過一個封閉的LoRa網絡，先在廠區內搜集完各節點的生產數據後，再透過更大範圍的NB-IoT網絡或者是現有的4G LTE網絡傳送到雲端，將各個廠區的數據進行統整分析，就會是智能製造非常有用的信息。
此外，LoRa也是除了NB-IoT之外，唯一吸引電信營運商投入的LPWAN技術。目前有許多家電信業者皆導入了LoRa，作為提供物聯網通訊服務的基礎。例如法國的Orange、荷蘭的KPN、印度的Tata等國際大型營運商。
在臺灣地區市場，亞太電信亦積極布局LoRa，在鴻海集團資源的支持下，由富鴻網串連起產業上下遊，從硬體製造到網絡搭建，提供一條龍的服務。目前富鴻網已在雙北市建置了500個LoRa網絡基地臺，基本上已經覆蓋北臺灣地區的人口稠密區。
不過，LoRa在目前500多個聯盟會員中，晶片廠商算是相對弱勢的一環。LoRa雖然積極與晶片商合作，但其網絡核心技術還是掌握在發起廠商之一的升特(Semtech)身上，晶片廠商要合作通常是以MCU搭配Semtech的通訊晶片，或者以模塊的方式推出，談判能力相對較低。
五、NB-IoT技術簡介
雖然與SIGFOX、LoRa等其他LPWAN技術相比，NB-IoT技術發展起步較晚。不過，由於它是由國際電信標準制定組織3GPP所支持，針對物聯網所打造的電信級網絡，對於網絡傳輸質量、數據安全都有更高的保障，再加上建置成本較低，電信商不用大幅更改現行的4G LTE電信網絡架構，就能快速部署，因而備受各國電信商所支持。
在應用領域方面，由於NB-IoT採用電信級的網絡，服務質量有保障，因此更適合高價貨物的追蹤，或是與消費者有直接關聯的應用。例如，家中長輩的健康照護就很適合採用NB-IoT，但工業控制、智能製造、智能農業等就不大適合。
NB-IoT技術在全球獲得三大電信設備商諾基亞(Nokia)、愛立信(Ericsson)、華為支持，並在亞洲、歐洲、美洲等區域已開通實驗網，預計到2018年全球至少超過30家營運商會投入營運，摸索出市場可接受的商業模式。
六、結論
LPWAN的特性在於低功耗、長距離、低傳輸量、低成本。然而，LPWAN也並非萬能，無法取代所有無線的傳輸應用，例如高速傳輸需求、實時性的應用就需要仰賴其他傳輸技術。
而以現行LPWAN三大技術SIGFOX、LoRa、NB-IoT的競爭態勢來看，我個人認為，這三大技術不論在功耗、傳輸距離、應用場域上各有擅長，因此很難說誰會被誰取代。在我看來，這三大技術在未來幾年更可能會依不同的應用場域來做交叉應用。
例如，雖然NB-IoT備受看好，有不需重新搭建網絡的特性，產業鏈也與現有的電信網絡產業一致，但NB-IoT的每一個節點都要裝上SIM卡收費，以發展智能家居來看，若家中的每一臺電視、冰箱、洗衣機等電器用品都要付錢給電信公司，我想這在商業模式上好像不大實際。
因此，更有可能的做法，應該是在區域網路先採取LoRa、Wi-sun這類型的通訊協議，待數據統一傳輸到一個點後，再一起以NB-IoT、LTM將數據傳輸出去，這樣的做法我想會更make sense(有道理)。
（來源：dahetalk）
點擊藍色字體關注我喲您還可以搜索公眾號「D1net」選擇關注D1net旗下的各領域（雲計算，數據中心，大數據，CIO， 企業通信 ，企業應用軟體，網絡數通，信息安全，伺服器，存儲，AI人工智慧，物聯網智慧城市等）的子公眾號。
企業網D1net已推出企業應用商店（www.enappstore.com），面向企業級軟體，SaaS等提供商，提供陳列，點評功能，不參與交易和交付。現可免費入駐，入駐後，可獲得在企業網D1net 相應公眾號推薦的機會。歡迎入駐。掃描下方「二維碼」即可註冊，註冊後讀者可以點評，廠商可以免費入駐。
如果您在企業IT、網絡、通信行業的某一領域工作，並希望分享觀點，歡迎給企業網D1Net投稿，投稿郵箱：editor@d1net.com