物联网应用关键推手，半导体厂商抓住LPWAN商机有妙招？

低功耗广域网(LPWAN)专为低数据传输量、低功耗、远距离、大量链接的联网应用而设计，近来随着物联网应用发展日益火热而成为市场关注焦点，同时也呈现出标准百家争鸣的热闹局面，引来半导体业者、电信商等加速布局。

低功耗广域网(LPWAN)将成物联网应用关键推手。 根据GSMA Industry Paper报告预测，2019年全球将有超过二十亿个LPWAN装置联网，不仅可满足物联网商用发展，其潜在商机更是惊人。 为此，系统商及电信运营商等皆积极进行市场布局，除抢攻市场商机，也进一步加速推动LPWAN商用化发展。

在2016年，全球采用非授权频段的低功耗广域网(LPWAN)阵营Ingenu、LoRa、Sigfox等推出广覆盖、低功耗、低成本解决方案在市场上崛起，包含：韩国SKT、荷兰KPN、Senet与Comcast等都进行大规模的布署，造成3GPP阵营芯片、模块、设备业者及部分的营运商的竞争压力，因此于去年6月3GPP终于完成标准制定。

同时，LTE-cat M1与LTE-NB1芯片与模块业者更是于下半年积极推出解决方案供营运商测试，预期Vodafone、DT与中国地区将优先于2017年推出商用化LTE-NB1网络，同时Verizon与AT&T则选择优先完成LTE-cat M1商转。 在2016年标准底定下，预期将带动2017年全球各地营运商的服务布局。

看好LPWAN应用商机，半导体业者也纷纷推出相关解决方案。 例如，零组件通路商大联大控股近日便宣布，旗下友尚集团将推出升特(Semtech)运用LoRa技术所设计的远距离无线技术温度侦测方案--SX1276(图1)。

图1 看好LPWAN应用商机，通路商推
出新一代远距离无线技术温度侦测方案。

物联网应用可把周遭的一些物品透过网络连接互动，让人们能够以更简单、可靠的方式来连接网络。

然而，对于如何延长收发器到传感器的距离，却一直是物联网相关应用设计者们的困扰。

LoRa技术具备超长距离、低成本等特性。 因其灵敏度可达到-148dBm，可以让传感器组件的范围大幅增加，同时可减少讯号放大器的使用并节省成本；因具备低耗电特性，故待机电流最低仅2.5uA，大幅低于GPRS的耗电量，可缩小电池体积并延长其传感器的待机时间。

基于此一技术，新推出的解决方案可提供一个能够方便连接至客户端的微控制器(MCU)模块，并藉此延长传输距离；并提供一个SPI接口，让用户将数据及控制讯号与Semtech SX1276连接后，透过天线发送LoRa讯号至远程。

Actility/Abeeway推动物联网地理定位服务
另一方面，Actility和地理定位系统业者Abeeway也宣布，将结合全球定位系统(GPS)和Actility ThingPark物联网平台低功耗、长距离且低成本的LPWA网络，共同开发和推出一套弹性的物联网定位解决方案

Actility执行长Mike Mulica表示，地理定位和对象追踪可望成为物联网最大宗的应用，此次合作可说是两强连手。 藉由与Abeeway合作，该公司可以将ThingPark平台的网络定位功能与高精准随选装置型GPS相结合，提供业界较先进的地理定位技术。

据悉，Abeeway为设计追踪LoRaWAN装置之厂商，产品包括随选地理定位(On-demand geolocation)、动作警报或地理围栏。 这些追踪器使用GPS讯号确认位置，再由省电的LoRaWAN网络将位置信息传送至追踪的应用装置。 与使用行动网络的追踪器相比，上述追踪器的电池寿命长很多。 Actility和Abeeway正着手开发更具突破性的技术，专为LoRaWAN网络优化的创新AGPS技术，只需更少的卫星即可完成定位，GPS锁定时间也可降至数秒以内。 由于接收和处理讯号所需的功耗减少，这样的组合大幅提高了电池寿命，比既有的GPS定位技术提升一级。

Abeeway执行长Florian Sforza说明，公用LPWAN网络成长快速，开启了LoRa网络应用的新发展，例如资产追踪和地理定位服务。 该公司擅长开发LoRa网络多模追踪器，能够在功耗和定位精准度之间提供动态平衡优化。 透过与Actility密切合作，并且将该公司的地理定位解决方案整合至ThingPark平台，将加速地理定位应用的部署，提高终端用户的使用率。

LoRa网络定位和GPS相互整合是Abeeway追踪器迈向真正多模的第一步，Abeeway追踪器同时还结合WiFi网络侦测和蓝牙beacon技术，以提供精准的室内定位服务。 所有这些功能将透过ThingPark X平台提供的单一且高效的位置API进行整合及提供给用户，ThingPark X平台还可将数据传送至客户的云端平台，包括IBM Watson，Microsoft Azure和AWS。

此外，不只是整合定位技术，该服务透过单一的ThingPark X API即可取得，加上LoRaWAN网络双向链接的功能，开发商可依据应用所需管理地理定位。 例如，追踪资产或防盗的应用，可以利用低功耗的网络定位系统在车辆周围形成「地理栅栏」，只有当车辆偏离默认的范围，警报才会启动。 但如果车辆闯出地理栅栏外，该应用可呼叫GPS定位信息，以实时追踪车辆和寻回。

Mulica认为，与Abeeway合作推动下世代物联网技术演进，将能改变许多产业的游戏规则，包括物流业、供应链管理、精准农业、公用事业和矿业，打造出工业物联网的「杀手级应用」。

云创Uplynx芯片通过Sigfox认证
与此同时，随着LPWAN应用渐广，Sigfox之相关产品也加速推出。 云创通讯(M2COMM)宣布，针对Sigfox标准所开发的无线通信芯片Uplynx已在欧洲、美洲、中东以及亚洲通过Sigfox认证，不仅成就低功耗广域网(LPWAN)通讯芯片全局通行的重要里程碑，更宣告物联网单一设计全球通用的时代正式来临。

据悉，Uplynx是一颗专为LPWAN物联网应用所设计的高度整合芯片(图2)，Uplynx RCZ1、RCZ2/4模块则是让相关制造商得以设计生产出低成本又低功耗的终端装置，在Sigfox布建的全球物联网络运作。 由于将高效率的功率放大器(PA)建置在芯片中，Uplynx相当高效能；输出功率达到22dBM但耗电量却不到目前市面上解决方案的60%。

图2 云创通讯开发出Uplynx芯片，并已通过认证，
未来可用于各式Sigfox应用中。
 

该产品为开发者提供充裕的运算能力及应用弹性，系统制造商采用通过认证的Uplynx，只需要设计一块印刷电路板(PCB)就可以生产供应不同区域所需的产品，不仅大幅缩短设计时程更减少产品管理上的麻烦。

台湾可采多点布局方式切入LPWAN市场
除LoRA与Sigfox之外，NB-IoT也将成为LPWAN发展主力。 2017年随着3GPP NB-IoT硬件平台及产品问市及电信营运商加入服务，3GPP NB-IoT将实现更多智能城市应用，进一步扩大IoT应用范畴与潜在商机。 预期在2017年发展初期，将以环境监测、照明、电网、等智能城市应用为主。 中长期来说，电信运营商主导的公网(Public Network)建置竞争将成为下一阶段LPWAN发展的主要驱动力，Unlicensed band则以私网等利基市场发展为主轴。

至于台湾该如何因应这波LPWAN网络发展热潮？ 工业技术研究院产业经济与趋势研究中心建议台湾模块商与网通设备业者可采多点布局(Hybrid Approach)，可效法欧洲u-blox模块业者除了NB-IoT布局外，也将Ingenu纳入产品组合的方式，整合物联网异质网络整合平台、并进一步整合软件业者建立混合云环境下的平台介接能力，以此利基切入LPWAN解决方案供应链， 降低押宝单一技术的市场风险，争取市场商机。

综上所述，对于那些必须要有广域覆盖范围，再加上相对低带宽、优异的电池续航力、较低的硬件与营运成本还有高连接密度的物联网应用而言，传统的蜂巢式网络无法善加结合上述技术条件。 因此，LPWAN趁势崛起，促使半导体业者、系统厂及电信运营商等纷纷投入发展此一技术，希望能透过LPWAN支持数十万种链接基地台的装置或类似对象，且不用耗费太多成本，实现物联网众多应用。

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