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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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#物聯網IoT #工業物聯網IIoT #無線感測網路WSN #ZigBee #WirelessHART #ISA100.11a #低功耗廣域網路LPWAN #LoRa #SIGFOX
【少了 WSN,何來 IoT?】
無線感測網路 (WSN) 技術為工業物聯網 (IIoT) 提供關鍵因素,包括:長年電池供電的無線節點、IP 定址能力、現場匯流排通道、雲端配置和管理系統;而增長最快的 WSN 市場是智能手錶、健身追蹤器等穿戴式裝置以及智能家居/建築/城市。ZigBee 可謂是正式敲開大規模聯網之門的先驅,這個看似沈靜許久的技術,其實有業界專家預估,它在 2016~2020 年仍以 26% 的年複合成長率緩步前進,在家庭自動化設備,如:智能照明、多媒體和安全性等應用尤為大宗。
當 WSN 節點規模越來越大,令業界不禁開始思考:是否能省略閘道器 (Gateway) 轉譯,就能讓所有連網裝置直接「上達天聽」、與雲端溝通? 6LoWPAN 便是在此背景下誕生。另因從 6LoWPAN 分枝發展的 Thread 已和 ZigBee 協議將提供相容的 API 介面,故 ZigBee 晶片供應商幾都同時支援 6LoWPAN。由於代碼空間小,6LoWPAN 能降低邊緣路由器的負載、可選用成本較低的簡易型軟/硬體嵌入式系統;ULE Alliance 亦成立 IETF 6lo 工作小組支援 IPv6 及 6LoWPAN。
此外,相對較少人提及的「WirelessHART」,其實是工業自動化佔比最高的無線網狀協議。它支援多個接入點的網狀網路,能檢測到傳輸路徑的惡化並自動修復,還可繞過障礙物、隨機選擇「有利的」冗餘通道進行傳輸;當網路偵測到新設備加入,會自動調整以適應工廠環境變化,不需一開始就建構整個系統。更關鍵的是,WirelessHART 採「直接序列展頻技術」(DSSS) 技術,將數據分散到多個不同的物理通道,規避各種射頻和電磁干擾;這在工業環境十分重要,因工廠的金屬機台或廠房結構會影響無線訊號傳輸,而設備移動會讓現場條件不斷變化。
不過,江山代有才人出,ISA100.11a 緣於更靈活的時間排程、軟體通道,且可同時支援星狀和網狀拓樸,在過去兩年市佔率攀升了 67% 之多。另市調發現有近半數的 WSN 採用者藉雲端基礎設施發展 IIoT——48% 提供或擁有 WSN 系統的企業使用 AWS、Microsoft Azure 或 IBM Watson物聯網平台,顯示 WSN 是銜接物聯網的基礎;而與雲端連接、電池壽命達 10 年以上以及用於資產追蹤的無線感測器、傳輸距離上看 20 哩的低功耗廣域網路 (LPWAN) 正分食 IIoT 市場;借助遠距離、長時間和雲端整合堆疊,LPWAN 將為 WSN 開啟新視野。
比 LoRa 更早問世的 SIGFOX,裝置與雲端不需溝通、只管在全球聆聽並捕捉特定格式訊息,一般遙控器等級的簡單晶片即可應對,可大幅降低功耗及模組成本;惟因無產業聯盟奧援且非共通標準,所屬營運商須獨立完成基地台相關設備的架設工作,資金需求可觀。身為 LPWAN 先驅,SIGFOX 自 2010 年以來鴨子划水式的佈局,似乎正初見成效。但在低價策略下,長久之計勢必「以量取勝」;而基地台獲准架設和終端採用的速度是否追得上資金週轉和投資回報速率,將關係到 SIGFOX 未來生存空間有多大。
延伸閱讀:
《WSN 市場:網狀當道、IPv6-based 賽前暖身、LPWAN 旭日初升》
http://www.compotechasia.com/a/____/2017/0414/35155.html…
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