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【NB- IoT 商轉時程久,RPMA 趁機爭食「低量雙向 M2M」市場】
既然「低量傳輸」是物聯網 (IoT) 一個重要支脈,那麼,當全球頻譜資源日見緊俏之際,是否能在現有頻段另覓出路?仿效 SIGFOX 走獨規路線,另一項同樣打著低功耗廣域網路 (LPWAN) 旗幟的 RPMA (隨機相位多址接入) 通訊技術,更將心思動到了 2.4 GHz 的 ISM 通用頻段上。
隨著世界各國 2G 服務相繼終止,營運商及系統整合業者急需一個解決機器對機器 (M2M) 通訊的替代方案,以彌補現有 WiFi、ZigBee 等傳輸距離與支援節點數不足的問題;且希望它比 GSM 更省電,電池運作可長達十年以上。用戶更關注的是,售價必須合理到能大規模部署,以覆蓋上百億個終端感測器,以驅散「限制物聯網發展的四朵烏雲」:覆蓋率 (coverage)、裝置容量 (capacity)、成本 (cost) 及電池使用壽命 (battery life)。
M2M 和 IoT 所佔頻寬極小,導致長久以來,業界遲遲未提供新標準,而是將焦點放在如何更有效利用現有付費頻段;最簡便的方式就是關閉 2G 網路並將其釋放出來。RPMA 是專用於物聯網上的 M2M 通訊,在 2.4 GHz 免費頻段操作,採用具有多址的直接序列展頻 (DSSS) 技術,具有嚴格的發射功率控制和高接收靈敏度 (-142 dBm),訊號邊界值達 172 dB。此外,它可自我調變以便在網路層和設備層上找到清晰的訊號,並針對最大覆蓋率和電池效率進行優化。
與設計用於高吞吐量但需要大量功率的蜂巢式技術相比,為節省電池壽命,RPMA 有一個特殊的連接協定:由基地台主動 ping 終端設備 (Endpoint),檢查設備狀態並接收數據,然後主動關閉連接。放眼過去這段時間,蜂巢通訊技術並無支持 M2M / IoT 的合適方案問市;行動通訊業者才驚覺在 M2M / IoT 領域,已無法與新興 LPWAN 技術競爭。時至 4G、5G 網路更複雜,在其上發展出來的 NB- IoT 技術成本更高,需要驗證等待技術成熟的時間更長。
姍姍來遲的 NB- IoT,樂觀估計也要到 2020 年才能進入商業運轉,顯得有些緩不濟急;反觀 RPMA 打從設計之初就為了M2M / IoT 所特別量身訂製,且經過實地驗證,成功克服以往 M2M / IoT 各種通訊技術所面臨的挑戰。RPMA 單一通道頻寬僅 1 MHz,便於見縫插針;藉由提高終端設備的靈敏度及通訊技術的改進,大幅度提升單位基地台的覆蓋範圍,所使用的 2.4GHz 頻段為全球通用,沒有 Sub-GHz Band 跨境、跨營運商漫遊不相容問題,且符合多項資通安全規範。
更吸睛之處在於:雖然使用的是 2.4GHz 免費頻段,有許多設備在此區間活動,但 RPMA 卻能在訊號嘈雜的環境中「獨善其身」;即使在看似充滿 2.4 GHz 訊號干擾源的地方運作,實際上 RPMA 使用的是近乎乾淨的頻道,且 RPMA 每日資料傳輸量可高達 4.5M,終端設備電池使用壽命可長達 15 年以上;基地台建設成本低廉、終端設備通訊模組量產後最終成本也很低,能讓大量包括感測器、受控體在內的物聯網終端設備,與主控端進行雙向通訊。
延伸閱讀:
《仁寶力拱RPMA,兼顧覆蓋、容量、成本及電池壽命》
http://compotechasia.com/a/____/2017/0414/35151.html
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【關於 LoRa,聽聽設備業者及營運商怎麼說?】
隨著近期 T-Mobile 在荷蘭的首個 NB-IoT 網路問世,物聯網 (IoT) 的通訊技術再掀熱議。通訊設備廠商表示,傳統電信網路功耗極大,雖較適合長距離的覆蓋、但覆蓋能力深受基地台位置影響,且現階段尚未有低數據傳輸的明確規範 (NB- IoT 仍前景未明),加上建置成本高,讓低功耗廣域網路 (LPWAN) 有異軍突起的機會,已廣泛應用在智慧工業、消費、建築、城市、農業和物流領域。
LPWAN 具有以下優勢:省電、長距離傳輸、成本低、容量大,最重要的是靈敏度要夠高,能因應收訊不佳的惡劣環境——例如,電表、水表可能設在地下室。通訊專家指出,坊間常把LoRa、NB-IoT 與 SIGFOX 相提並論,其實並不確切,因為 SIGFOX 只是某家廠商的「解決方案」,而非共通標準;目前 LPWAN 仍 LoRa 為主力,有一定的需求量。不過,即使是類似的場域,實際應用的重點不盡相同。
另有營運商認為,災害防治的感測系統若以有線供電,一旦電線損毀就會失靈;而 LoRa 電池可用 5~7 年,若無遮蔽,城市傳輸距離可達 5 公里、空曠區甚至可達 65 公里,且連結節點數上看 1 萬個,是當下拼湊智慧城市的最後一塊拼圖。不過,LoRa 多在非授權頻段工作,故須強化抗干擾和跳頻能力 (例如每個頻道跳越間隔不能超過 0.4 秒)。
不讓 LoRa 一枝獨秀,利用「超窄頻」(UNB) 調變,不切分頻段、省略溝通協商過程,可騰出更多容量且不需漫遊費用的 SIGFOX,亦積極搶市;今年巴西里約奧運法國運動員所用的旅行背包,就是採用 SIGFOX 做追蹤。該技術雖自豪不需加入產業聯盟即可運作,卻同時意謂一個事實:少了聯盟推動,更需要全球元件商、設備廠、營運商、第三方軟體業者和各國政府鼎力相助,要如何「政通人和」,以免重蹈過去 WiMAX、UWB 等落馬覆轍?遂成最大挑戰。
更多 LPWAN 技術競合及 IoT 後續衍生議題,例如,理論上 LoRa 可近 10 年才換電池,但事實是……現有電池壽命不可能存續那麼久!且看諸位專家的同場探討。
延伸閱讀:
《LPWAN 為IoT 鋪路,切身匱乏即商機》
http://compotechasia.com/a/____/2016/1214/34269.html
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