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物联网发展火爆，射频/无线技术要翻身了？
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近几年，物联网(IoT)发展如火如荼，许多应用如智慧家庭(Smart Home)、工业物联网(IIoT)、行动支付，以及超高画质(UHD)影像传输?等，让一些早已存在的射频(RF)与无线(Wireless)技术再度被提起、重视，包括近距离无线通讯(NFC)、蓝牙(Bluetooth)与无线区域网路(Wi-Fi)802.11ad。 而这些无线技术为了在物联网应用或是行动通讯系统中站稳脚步，也有进一步的技术规格更新，以下将一一探讨。 高画质影像传输需求暴增 802.11ad翻身 Wi-Fi 802.11ad标准在几年前与采用5GHz频段的802.11ac规范一同被Wi-Fi联盟(Wi-Fi Alliance)提出。当时802.11ac迅速获得晶片商及终端产品制造商青睐，但802.11ad则是在晶片产品未真正出现与标准未正式底定的状况下，声势不若802.11ac"畅旺"，但随着4K高画质影像时代来临，加上消费仍渴望不要随身携带太多的传输线，使得802.11ad技术再度被相关业者提出。近期中国大陆智慧型手机制造商乐视(LeTV)也率先在其高阶机种内建802.11ad技术，此举无疑宣告，802.11ad技术的市场即将来临。 罗德史瓦兹(R&S)资深业务经曹维陵表示，在超高画质影音资料传输的比重越来越高的同时，消费者对于现有的传输技术已不再维持以往"能过得去"的程度，就感到满足。不过，现在的消费者不仅要求无缝顺畅的传输及播放影音资料，还希望手机影音档案的传输与播放可以不须透过连接线，因此利用60GHz高频段的802.11ad，恰好可满足消费者的需求。 话虽如此，802.11ad真的已出现市场需求？还是仍然仅是先前规格刚推出时，新鲜感未退的一时话题？对此，曹维陵认为，802.11ad市场需求真的已经开始萌芽。 举例来说，2015年高通(Qualcomm)在发布其智慧家庭相关解决方案时，即已提到该公司智慧家庭方案将导入802.11ad；现阶段的高画质投影机、智慧家庭网路建置中，若是在影像传输过程中发现，介面不相容或是不想看到家中有一堆线路，此时，802.11ad就是较佳的选择。再就量测仪器厂商的仪器销售来看，也可发现包括路由器(Router)、无线接取器(Access Point)?等网通设备业者也开始购进802.11ad相关测试仪器，进行产品研发或量产。曹维陵强调，从合作厂商无论是晶片或是局端设备的一些动作来看，可发现业者对于研发802.11ad相关产品，这次是"玩真的"。 罗德史瓦兹应用工程支援部经理林志龙补充，从智慧型手机开始内建802.11ad技术也可说明该技术已真正能合乎消费者的使用需求。在行动装置市场的带动下，预期未来将有更多终端或行动装置纳入802.11ad，而802.11ad也势必在物联网无线通讯技术市场中占有一席之地。 
图1：众多技术抢攻物联网商机 身兼行动通讯数据分流重任 事实上，802.11ad并未专为物联网世界所打造，而是纾解行动网路壅塞的问题。是德科技(Keysight)应用工程部资深专案经理张式先表示，在物联网应用中的射频技术可分为两类，一为既有的技术，如NFC、蓝牙、ZigBee?；二则是专为抢攻物联网商机而出现的新技术，包括LoRa、SIGFOX、Telensa、5G NB-IoT?等，802.11ad反而与5G技术的关系较为密切，而不是为了物联网应用所开发的技术。 5G行动通讯技术中讨论到的物联网相关技术可以分成高速资料吞吐服务，以及机器对机器(M2M)间连结的NB-IoT。其中，高速资料吞吐服务的部份是参考802.11ad中毫米波(mmWAVE)、场景覆盖的技术特性。张式先解释，3GPP在制定5G技术时，为了进一步提升行动通讯频宽，因此以802.11ad作为参考依据。 不仅如此，5G技术也将和4G通讯标准相同，进一步结合现有的Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac和802.11ad，为可预期的行动通讯壅塞情况解套。 先天技术挑战待克服 802.11ad在被所谓的杀手级应用——智慧型手机内建之后，加上2016年晶片商开始提供802.11ad晶片与相关服务，以及2016年消费性电子展(CES)、全球行动通讯大会(MWC)与台北国际电脑展(Computex)中，802.11ad皆为亮点之一，使其发展前景一片光明，但该技术仍有些技术挑战需克服，才能在无线通讯技术市场站稳脚步。 曹维陵指出，802.11ad要提升普及率，必须解决先天高频电波衍生出来的技术挑战，如传输距离短、讯号穿透力弱、传输方向性受限等技术问题。张式先则看好802.11ad无线接取器、智慧型手机的应用将是该技术发展的一大里程碑，不过，该技术讯号易受遮蔽、目前晶片封装尺寸较大与散热的问题，会使智慧型手机或行动装置制造商却步。 Wi-Fi戮力提升传输效率 除了802.11ad再度获得市场重视外，Wi-Fi技术本身也持续推出新标准，强化讯号传输效率，并进一步解决讯号易遭墙壁遮蔽的问题。高通技术资深行销总监Peter Carson表示，在智慧家庭或是辨公室中，Wi-Fi俨然已成为主要技术。不过，未来居家环境需要连网的装置会越来越多，Wi-Fi技术的覆盖率也须进一步提升，且若装置使用的连网技术不同，也须避免传输技术相互干扰的问题，因此Wi-Fi联盟制定了802.11k技术规范，使Wi-Fi技术讯号传输效能更佳之外，也能让Wi-Fi与行动通讯技术融合时，为消费者提供更好的网路使用经验。 利用802.11k规范，加上自家在Wi-Fi领域的研发经验，高通提出Wi-Fi SON技术。Carson指出，802.11k是开放性的标准，只要符合802.11架构，都可以支援。Wi-Fi SON具备自我管理、治疗、主动连线与自我防御功能，透过具备Wi-Fi SON的无线接取器，消费者无须担心要经过一番设定才能让装置连上网路；Wi-Fi SON也会主动搜寻最佳的网路，让消费者不会面临讯号品质不佳或是网路壅塞的情况。 更重要的是，消费者毋须烦恼网路安全性的问题，因Wi-Fi SON会让无线网路接取器具备了解使用者行为的功能，若是发生不正常的连线行为，消费者将会马上接到示警的讯息。Carson透露，电信营运商、企业用户都对802.11k Wi-Fi SON技术抱持高度兴趣，此外，目前友讯科技(D-Link)、TP-Link的产品都已内建Wi-Fi SON。 
图2：Wi-Fi SON需要购买同一家无线接取器产品才能有效运作 行动支付市场起飞 NFC受惠 物联网应用中，行动支付是相当重要的一部分，可为消费者带来更便利的生活。曹维陵认为，射频或是无线技术要在物联网占有一席之地，必须创造一个对消费者而言相当方便的应用，与市井小民有更大的连结，而行动支付即符合这样的标准，使得NFC在其他物联网应用之外，拥有所谓的"杀手级"应用。 试想，现代人大多离不开自己的智慧型手机，若是忘记带钱包出门，但不会忘记带的手机在身上，就不会面临无钱可付的窘境，因此行动支付开始被导入在各类行动装置中。包括服务供应商Google及终端装置制造商三星(Samsung)也推出Android Pay、Samsung Pay，而苹果(Apple)正式让Apple Pay上线，更是推升行动支付应用的发展，连带使得NFC技术跟着鸡犬升天。 张式先指出，NFC并非门槛高的技术，不过若是要应用在行动支付上，则必须相当注意安全性的问题。林志龙也认为，NFC若不是用在行动支付时，根本上并没有任何安全性可言，相关厂商若要提升安全性得自行定义或研发如何提升安全性的方式，如Apple Pay。 事实上，先前Google与三星或是其他厂商都很努力推展行动支付应用，但在安全方面却时时出现ID被盗用的问题，而产品一向具备高度安全的苹果，虽然早在iPhone 5系列就将NFC行动支付功能加进手机中，但考量防止资料被盗用的防范措施必须相当全面，因此苹果透过指纹辨识技术、Token乱数机制，提供行动支付层层保护后，迟至iPhone 6推出，才正式让消费者使用Apple Pay服务。 过去，NFC的应用可说已相当广泛，如电子标签、装置配对?等，但这些应用市场相对较小，而行动支付衍生的市场相当庞大。Gartner调查数据显示，整个行动支付市场快速成长，从2013年的2,430亿美元，成长到2015年的4,400亿美元，预计2018年时，将达9,180亿美元。是德科技行销处资深行销专案经理郭丁豪表示，相较于其他NFC应用，行动支付相对有更多"利"可图。因此随着行动支付的发展日益普及，未来，NFC最大宗的应用将为行动支付。 近期被美国国家仪器(NI)收购的Micropross，该公司创新及技术总监Stephane Czech总结，目前观察到的NFC应中，NFC手机使用者相互配对传输资讯、QR Code扫描与行动支付，都是NFC主流应用，预期未来行动支付的部分会逐渐增加。 至于安全性的问题，Czech认为，在NFC准规范中已有定义，厂商可以依循标准规范来做，不过行动支付应用则须采用其他技术辅助，且各环节的业者都须共同讨论出一套符合其需行动支付应用需求的模式，才能具备更高的安全性。 
图3：NFC主要应用领域 蓝牙4.2版抢进智慧家庭应用 在行动装置几乎已达100%渗透率的蓝牙，在物联网世界中野心越来越大，积极拓展消费性电子、汽车应用之外的领域，其中智慧家庭即为蓝牙SIG积极抢进的市场，为此，蓝牙SIG亦着手制定网状网路(Mesh)相关规范。 然而，蓝牙网状网路规范发布时间一再延迟，多少影响该技术抢攻智慧家庭市场的进度。高通表示，虽然因蓝牙SIG会员对蓝牙网状网路标准想法众多，使标准规范底定时间有所拖延，但相信蓝牙网状网路规范快就会公布，而相关晶片商与终端制造商也跑在规范前面，目前已有些许支援蓝牙网状网路草案规范的灯泡问世。现阶段，蓝牙只能一台主机对七台附属装置，但蓝牙网状网路则是可让一台蓝牙主机无限的附属装置，并藉此拓展传输距离。 据了解，预计于今年底底定的蓝牙新一代标准5.0版并未提到网状网路的部份。曹维陵表示，就目前所掌握到的蓝牙5.0规范，尚未得知该规范主要诉求的应用领域与技术亮点，且蓝牙SIG也提出结合室内GPS、虚拟实境(VR)等技术，以延长传输距离，不过现在仍缺乏实际应用，蓝牙在其中扮演的角色也尚未找到定位。郭丁豪则指出，蓝牙5.0会沿袭4.2版支援IPv6，并进一步提升其传输速率及距离，但似乎未包含网状网路的部份。 值得注意的是，挟着消费性电子高渗透率光环的蓝牙若要进军智慧家庭，将遭遇不少挑战。张式先表示，在家电配对中，仍以ZigBee与Thread技术为主，且不仅蓝牙有网状网路的架构计画，ZigBee最大的特点即是拥有网状网路结构，且Wi-Fi 802.11ah亦是Wi-Fi网状网路标准，蓝牙将面对强大的竞争对手。 
图4：支援蓝牙网状网路草案的LED灯泡 新旧短距射频技术激烈交锋 为抢攻物联网商机大饼，新旧短距射频技术包括ZigBee、RoLa、Thread?等仍有一场硬仗要打。张式先认为，新技术会不断出现，而旧有的技术会想尽办法固守市场，但射频技术是否支援IPv6，以及网状网路架构将是胜出市场的关键之一。 原因在于，物联网应用中，要相互串连的装置多如牛毛，IPv4位址已用罄，可提供更多IP位址的IPv6才能满足物联网数量庞大装置互连的需求。而装置互连数量越来越多的同时，则须仰赖网状网路架构才能有效管理、串联，甚至将数据传送到后端网路。 曹维陵则强调，便利与实用性才是重点。现今物联网相关传输技术众多，何者能出线，则须待市场考验，而能提供消费者便利与实用性的技术，将有较大的机会赢得市场青睐。 
图1：众多技术抢攻物联网商机 身兼行动通讯数据分流重任 事实上，802.11ad并未专为物联网世界所打造，而是纾解行动网路壅塞的问题。是德科技(Keysight)应用工程部资深专案经理张式先表示，在物联网应用中的射频技术可分为两类，一为既有的技术，如NFC、蓝牙、ZigBee?；二则是专为抢攻物联网商机而出现的新技术，包括LoRa、SIGFOX、Telensa、5G NB-IoT?等，802.11ad反而与5G技术的关系较为密切，而不是为了物联网应用所开发的技术。 5G行动通讯技术中讨论到的物联网相关技术可以分成高速资料吞吐服务，以及机器对机器(M2M)间连结的NB-IoT。其中，高速资料吞吐服务的部份是参考802.11ad中毫米波(mmWAVE)、场景覆盖的技术特性。张式先解释，3GPP在制定5G技术时，为了进一步提升行动通讯频宽，因此以802.11ad作为参考依据。 不仅如此，5G技术也将和4G通讯标准相同，进一步结合现有的Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac和802.11ad，为可预期的行动通讯壅塞情况解套。 先天技术挑战待克服 802.11ad在被所谓的杀手级应用——智慧型手机内建之后，加上2016年晶片商开始提供802.11ad晶片与相关服务，以及2016年消费性电子展(CES)、全球行动通讯大会(MWC)与台北国际电脑展(Computex)中，802.11ad皆为亮点之一，使其发展前景一片光明，但该技术仍有些技术挑战需克服，才能在无线通讯技术市场站稳脚步。 曹维陵指出，802.11ad要提升普及率，必须解决先天高频电波衍生出来的技术挑战，如传输距离短、讯号穿透力弱、传输方向性受限等技术问题。张式先则看好802.11ad无线接取器、智慧型手机的应用将是该技术发展的一大里程碑，不过，该技术讯号易受遮蔽、目前晶片封装尺寸较大与散热的问题，会使智慧型手机或行动装置制造商却步。 Wi-Fi戮力提升传输效率 除了802.11ad再度获得市场重视外，Wi-Fi技术本身也持续推出新标准，强化讯号传输效率，并进一步解决讯号易遭墙壁遮蔽的问题。高通技术资深行销总监Peter Carson表示，在智慧家庭或是辨公室中，Wi-Fi俨然已成为主要技术。不过，未来居家环境需要连网的装置会越来越多，Wi-Fi技术的覆盖率也须进一步提升，且若装置使用的连网技术不同，也须避免传输技术相互干扰的问题，因此Wi-Fi联盟制定了802.11k技术规范，使Wi-Fi技术讯号传输效能更佳之外，也能让Wi-Fi与行动通讯技术融合时，为消费者提供更好的网路使用经验。 利用802.11k规范，加上自家在Wi-Fi领域的研发经验，高通提出Wi-Fi SON技术。Carson指出，802.11k是开放性的标准，只要符合802.11架构，都可以支援。Wi-Fi SON具备自我管理、治疗、主动连线与自我防御功能，透过具备Wi-Fi SON的无线接取器，消费者无须担心要经过一番设定才能让装置连上网路；Wi-Fi SON也会主动搜寻最佳的网路，让消费者不会面临讯号品质不佳或是网路壅塞的情况。 更重要的是，消费者毋须烦恼网路安全性的问题，因Wi-Fi SON会让无线网路接取器具备了解使用者行为的功能，若是发生不正常的连线行为，消费者将会马上接到示警的讯息。Carson透露，电信营运商、企业用户都对802.11k Wi-Fi SON技术抱持高度兴趣，此外，目前友讯科技(D-Link)、TP-Link的产品都已内建Wi-Fi SON。 图2：Wi-Fi SON需要购买同一家无线接取器产品才能有效运作 行动支付市场起飞 NFC受惠 物联网应用中，行动支付是相当重要的一部分，可为消费者带来更便利的生活。曹维陵认为，射频或是无线技术要在物联网占有一席之地，必须创造一个对消费者而言相当方便的应用，与市井小民有更大的连结，而行动支付即符合这样的标准，使得NFC在其他物联网应用之外，拥有所谓的"杀手级"应用。 试想，现代人大多离不开自己的智慧型手机，若是忘记带钱包出门，但不会忘记带的手机在身上，就不会面临无钱可付的窘境，因此行动支付开始被导入在各类行动装置中。包括服务供应商Google及终端装置制造商三星(Samsung)也推出Android Pay、Samsung Pay，而苹果(Apple)正式让Apple Pay上线，更是推升行动支付应用的发展，连带使得NFC技术跟着鸡犬升天。 张式先指出，NFC并非门槛高的技术，不过若是要应用在行动支付上，则必须相当注意安全性的问题。林志龙也认为，NFC若不是用在行动支付时，根本上并没有任何安全性可言，相关厂商若要提升安全性得自行定义或研发如何提升安全性的方式，如Apple Pay。 事实上，先前Google与三星或是其他厂商都很努力推展行动支付应用，但在安全方面却时时出现ID被盗用的问题，而产品一向具备高度安全的苹果，虽然早在iPhone 5系列就将NFC行动支付功能加进手机中，但考量防止资料被盗用的防范措施必须相当全面，因此苹果透过指纹辨识技术、Token乱数机制，提供行动支付层层保护后，迟至iPhone 6推出，才正式让消费者使用Apple Pay服务。 过去，NFC的应用可说已相当广泛，如电子标签、装置配对?等，但这些应用市场相对较小，而行动支付衍生的市场相当庞大。Gartner调查数据显示，整个行动支付市场快速成长，从2013年的2,430亿美元，成长到2015年的4,400亿美元，预计2018年时，将达9,180亿美元。是德科技行销处资深行销专案经理郭丁豪表示，相较于其他NFC应用，行动支付相对有更多"利"可图。因此随着行动支付的发展日益普及，未来，NFC最大宗的应用将为行动支付。 近期被美国国家仪器(NI)收购的Micropross，该公司创新及技术总监Stephane Czech总结，目前观察到的NFC应中，NFC手机使用者相互配对传输资讯、QR Code扫描与行动支付，都是NFC主流应用，预期未来行动支付的部分会逐渐增加。 至于安全性的问题，Czech认为，在NFC准规范中已有定义，厂商可以依循标准规范来做，不过行动支付应用则须采用其他技术辅助，且各环节的业者都须共同讨论出一套符合其需行动支付应用需求的模式，才能具备更高的安全性。 图3：NFC主要应用领域 蓝牙4.2版抢进智慧家庭应用 在行动装置几乎已达100%渗透率的蓝牙，在物联网世界中野心越来越大，积极拓展消费性电子、汽车应用之外的领域，其中智慧家庭即为蓝牙SIG积极抢进的市场，为此，蓝牙SIG亦着手制定网状网路(Mesh)相关规范。 然而，蓝牙网状网路规范发布时间一再延迟，多少影响该技术抢攻智慧家庭市场的进度。高通表示，虽然因蓝牙SIG会员对蓝牙网状网路标准想法众多，使标准规范底定时间有所拖延，但相信蓝牙网状网路规范快就会公布，而相关晶片商与终端制造商也跑在规范前面，目前已有些许支援蓝牙网状网路草案规范的灯泡问世。现阶段，蓝牙只能一台主机对七台附属装置，但蓝牙网状网路则是可让一台蓝牙主机无限的附属装置，并藉此拓展传输距离。 据了解，预计于今年底底定的蓝牙新一代标准5.0版并未提到网状网路的部份。曹维陵表示，就目前所掌握到的蓝牙5.0规范，尚未得知该规范主要诉求的应用领域与技术亮点，且蓝牙SIG也提出结合室内GPS、虚拟实境(VR)等技术，以延长传输距离，不过现在仍缺乏实际应用，蓝牙在其中扮演的角色也尚未找到定位。郭丁豪则指出，蓝牙5.0会沿袭4.2版支援IPv6，并进一步提升其传输速率及距离，但似乎未包含网状网路的部份。 值得注意的是，挟着消费性电子高渗透率光环的蓝牙若要进军智慧家庭，将遭遇不少挑战。张式先表示，在家电配对中，仍以ZigBee与Thread技术为主，且不仅蓝牙有网状网路的架构计画，ZigBee最大的特点即是拥有网状网路结构，且Wi-Fi 802.11ah亦是Wi-Fi网状网路标准，蓝牙将面对强大的竞争对手。 图4：支援蓝牙网状网路草案的LED灯泡 新旧短距射频技术激烈交锋 为抢攻物联网商机大饼，新旧短距射频技术包括ZigBee、RoLa、Thread?等仍有一场硬仗要打。张式先认为，新技术会不断出现，而旧有的技术会想尽办法固守市场，但射频技术是否支援IPv6，以及网状网路架构将是胜出市场的关键之一。 原因在于，物联网应用中，要相互串连的装置多如牛毛，IPv4位址已用罄，可提供更多IP位址的IPv6才能满足物联网数量庞大装置互连的需求。而装置互连数量越来越多的同时，则须仰赖网状网路架构才能有效管理、串联，甚至将数据传送到后端网路。 曹维陵则强调，便利与实用性才是重点。现今物联网相关传输技术众多，何者能出线，则须待市场考验，而能提供消费者便利与实用性的技术，将有较大的机会赢得市场青睐。 
