Castle on a Cloud

對於通訊應用來說, 我們通常可以從兩個角度來看: 也就是行動網路 (mobile comm.) 和無線區域網路 (wireless area network), 或者, 更久遠一點的: 電話網路 (telecom) 和資料網路 (datacom). 雖然最近幾年, 兩者的差距越來越小, 但是, 畢竟來自於不同的出發點, 對於系統架構也有不同想法, 來自:  https://www.leverege.com/blogpost/lpwan-benefits-vs-iot-connectivity-options 在這張圖中, 我們通常把左方 (802.11系列) 和下方 (802.15, Bluetooth) 歸類於WAN, 2G, 3G, 4G, 5G 則是行動網路, 我們可以看到, LPWAN正好鄰近於802.15和2G, 也因此, NB-IoT的通訊方式, 更近於2G (Sigfox, LoRa, 更經典的是EC-GSM-IoT), 對於Bluetooth, WiFi而言, 發展IoT網路的阻礙反而來自覆蓋範圍.

在之前的文章中, 我們介紹了兩個陣營的IoT通訊方式, 對於比較不同的通訊協定, 或是通訊系統而言, 事實上, 調變方式, 功率, 等底層通訊框架反而不是最重要的, 畢竟, 通訊技術的決定, 一向是投票決定的結果, 不同的通訊技術, 常常可以到達相同的成效, 然而, 比較上述幾個cellur-based IoT通訊協定, 包括: LTE-M, NB-IoT, Sigfox, LoRa這四種通訊協定. 在商業應用的選擇上, 仍然有幾個需要注意的地方, 來自:  http://3smarket-info.blogspot.tw/2016/06/lora-nb-iot.html 首先, 我們先說他們的共同特色: 低功率, 便宜的晶片, 少量的資料傳輸 盡量適用低頻的通道, 窄頻譜 (LTE-M除外) 大基地台, 廣大的覆蓋範圍 這些共同的特色也造成了cellur-based物聯網適用的應用例, 也就是在大範圍為的地區, 進行資料的收集, 用以對抗有線網路和電源缺少的使用情境.

在 上一篇文章 中, 我們雖然介紹了NB-IoT為蜂巢網路下的IoT架構, 但是, 事實上, 蜂巢網路架構下的IoT仍有其它的競爭者, 包括LoRa, 以及Sigfox. 包括LoRa和Sigfox的共通特性就是兩者都使用1GHz以下的頻帶, 在通訊領域中, 越低的頻譜, 其指向性差, 可傳輸性遠, 可以用較低的功率覆蓋極大的範圍, 但是, 其能夠傳送的傳送速率較低, 因此, 適合用作IoT的應用, 以調變技術而言, LoRaWAN使用chirp spread spectrum, 為一種展頻通訊的方法, 而Sigfox則使用窄頻BPSK的方式調變, 相較LTE-based以OFDMA作為調變的方法, 可以省下運算所需要的功率, 但也更難和手機裝置整合, 傳輸的速率也因此受到限制, 我們先看一張比較圖, 比較LoRa, Sigfox和LTE-based的IoT差異 雖然原文中未寫明, 但是Narrow-Band應該就是 Sigfox 來自:  http://thinkingiot.blogspot.tw/2016/08/iot-lora-lpwan-1-lora-lorawan.html 這張表, 很明顯應該是LoRa方製作的, 因此, LoRa在除了傳送率之外的所有項目都勝出, 但是, 以一個非同步的通訊標準 (LoRa和Sigfox都是) 而言, 沒有限制的上傳的限制, 意味著, 封包無限制的碰撞, 可以想像在室內有10個WiFi AP時, 並不會有10倍的傳輸量, 反而導致所有AP都因為封包碰撞, 而無法正確送達, Sigfox把上傳限制設為一日140個訊息, 一個訊息12 bits似乎是較合理的作法, 另一方面, Coexistance, 也就是和其他基地台, 或是通訊系統的共存, LoRa因為有random backoff和展頻的機制, 因此可以做到較好的共存, 但是, Sigfox部分, 我並沒有看到如random backoff的機制, 可能會被其他基地台甚至是LoRa的用戶干擾. 最後, 雖然上表並未提及, 但是Sigfox目前並沒有提供下行的資料傳輸, 而LoRa則把裝置分成三個等級, 分別設計其下行傳輸方式, 沒有下行, 對於通訊系統而言, 是一件好玩的事情, 一方面, ...

就和所有的科技進展一樣, 首先, 有一個漂亮的標題或是願景, 像是: 萬物聯網, 然後, 是各式各樣的通訊技術的競爭與合作, 直到最後, 我們才找到一組可行的通訊協定, 推廣, 普及, 從發想到實踐, 大概是10年, IoT不是新概念, 從電腦開始, 到智慧家電, 以及最後的萬物聯網, 都是IoT的應用 http://monipag.com/antoine-michel/iot-conclusion/ 物聯網 (Internet-of-Things, IoT) 也是相同的概念, 事實上, 此概念並不新, 在WiFi網路中, ad-hoc網路就曾經是熱門話題, 低功率應用, 從當年Zigbee, Bluetooth兩家爭搶, 到現在LoRa (Long Range), Bluetooth, WiFi互相爭奪市場與應用, 但是, 市場依然沒有像當年預想的普及, 實際的應用範例反而偏向工業上的物流管理等專業的場域, 而現在3gpp加入戰場, 讓IoT的議題更受矚目, 也希望憑著3gpp聯盟廠商間更緊密的關係, 能夠藉由一致的標準, 快速提供低價且普及的IoT接取, 然而, 問題在於: 行動網路 (cellular network) 的架構並不適合物聯網 (IoT).