智慧路燈作為智慧城市骨幹，透過無線通訊串連著城市每盞路燈，能夠即時監控狀況和控制照明系統。為了平衡成本與效率考量，
目前多數城市智慧路燈都採用LPWA來通訊，其中NB-IoT受到電信商青睞，成為最多城市使用通訊技術。
以往傳統路燈沒有部署通訊系統，各市政府需要定時派人巡視管理，但百密總有一疏，仍有已故障或使用年限即將到期的路燈未被發現，恐造成城市治安或交通問題。因此，許多城市把傳統路燈轉換智慧路燈，透過無線通訊串起城市每盞路燈，除了精確地掌握路燈狀況，及時維修和預防維護，也根據周圍環境來調節路燈亮度。
此外，路燈智慧化應用不僅鎖定在照明功能方面，也有城市在燈桿放置各種感測器，例如空氣偵測、車流偵測、人流偵測器，或者利用IP攝影機來蒐集資料，讓政府可以提出相關策略改善交通、治安或環境問題等。
在部署IoT裝置時，廠商經常要考慮擺放位置與供電方面問題，由於原先路燈設備已經擁有24小時供電特性，以及已經建置完成的路燈系統，同時解決了IoT設備長期面對的兩大問題，在城市建立強大物聯網系統。
LPWA智慧化映照城市
目前智慧路燈主要發揮兩大功能是控制和監測。在控制方面，過去傳統路燈讓每盞路燈都在固定時間開啟，並且發出相同流明(Lumen)數的光造成電力浪費。智慧路燈能協助管理者根據環境、時間、人流或車流等因素，每隔一兩個小時或自行設定頻率回報路燈狀況，根據回報資料在遠端控制路燈開關與亮度，有效率地發揮城市照明功能。
圖1 研揚新事業發展處物聯網事業部副理莊富傑表示國外利用Mesh和邊緣運算方式，讓智慧路燈自主決定城市路燈開關與亮度。
在監測方面，傳統路燈故障僅能依靠人工巡邏方式來檢視，除了耗費人力成本與時間成本外，也無法精準地掌握每盞路燈情形。智慧路燈則能利用有線或無線通訊來串接所有城市內的路燈，在管理後台檢視每盞路燈情況，一旦系統發出警示時，管理者能及時前往維修，提升維護的效率，甚至也能管控每盞路燈生命週期。
然而，智慧路燈的建置需求範圍大且數量多，政府希望能夠降低建置成本。因此，在成本與效率考量下，當今大部分城市選擇成本低、耗能少和傳輸範圍廣的低功耗廣域(Low Power Wide Area Network, LPWA)網路做為智慧路燈之間主要通訊模式。 現今智慧路燈常見使用的LPWA技術有NB-IoT、LoRa，屬於星狀拓撲(Star Topology)結構，還有部分城市採用Wi-SUN則屬於網狀拓撲(Mesh Topology)結構。研揚新事業發展處物聯網事業部副理莊富傑(圖1)舉例指出，目前國外已經有城市利用網狀拓撲方式，傳遞每盞路燈分析結果至匣道器或後台，再利用類似投票方式決定結果，例如1,000盞路燈中有800盞分析結果表示已達到開燈標準，由智慧路燈系統自主決定整個城市路燈的開關和亮度。
另外，從LPWA通訊模組特性檢視，因為NB-IoT是運行於授權頻段(Licensed Band)的3GPP標準，受到許多電信業者支持，以及早期在中國通訊設備廠商大力推行下，目前成為在台灣智慧路燈最常用的通訊模式，u-blox商業開發主任陳思達表示，電信營運商本身已經在都會區建置了行動網路基地台，可沿用原來基礎建設，不需要另外規畫便可快速導入，再加上NB-IoT與使用免授權頻段(Unlicensed Band)的通訊技術相比，不容易受其他訊號干擾而出現資料掉包的情況，甚至能使用電信營運商提供的NB-IoT相關後續服務，才造成很多城市建置的智慧路燈偏好支援NB-IoT，但像LoRa這類免授權頻段比較適合建置在行動通訊網路訊號覆蓋較差的區域，例如山區或海邊等來填補NB-IoT通訊範圍不足。
再從當前台灣部署智慧路燈情況來看，濎通科技行銷業部經理呂沐勳(圖2)也認為，台灣智慧路燈都在人口密集的地方，設置基地台密度也較高，採用NB-IoT技術較不會有訊號盲區的問題，但台灣電信營運商會基於商業考量，較不會在人煙稀少區域特別建置一座基地台，因此也有業者考慮在智慧路燈內建置Wi-SUN模組，較不受基地台設置地點的影響，具有較高的部署彈性。目前，英國倫敦、美國邁阿密、法國巴黎和中國廣州的智慧路燈都採用Wi-SUN通訊模組。
圖2 濎通科技行銷業部經理呂沐勳認為由於Wi-SUN建置彈性高，能夠解決NB-IoT在城市布建智慧路燈的訊號盲區問題。
智慧路燈內通訊模組除了提供通訊功能外，市場上專門鎖定智慧路燈開發NB-IoT通訊模組也嵌入衛星導航系統(GNSS)系統，能夠精準標誌每盞路燈位置，但陳思達指出，雖然現有NB-IoT模組已經有提供一套GPS系統，但訊號容易在大樓之間反射情況下，真實定位與反射定位有落差，所以還需額外加裝一套GNSS模組，提供更精準的定位。
智慧路燈通訊晶片雙模化
目前LPWA廣泛應用在全世界智慧城市當中，其智慧路燈採取通訊模式各國支援情況也不同，例如中國、台灣是NB-IoT，美國則是LTE Cat M1為智慧路燈主要通訊模式。因此，IC業者在設計應用智慧路燈的晶片朝向雙模化，因應不同國家規格。Nordic區域銷售經理陳俊志表示(圖3)，現在大部份晶片都採取雙模方式，這對於開發智慧路燈廠商來說能省下成本，例如通訊晶片同時整合NB-IoT與LTE Cat M1通訊模式，能輕易導入在不同國家的智慧路燈。
圖3 Nordic區域銷售經理陳俊志提出智慧路燈的通訊晶片雙模化逐漸成為趨勢，廠商除了能省下成本外也能快速進入其他國家。
莊富傑也指出，部分東南亞國家的智慧路燈沒有建置NB-IoT跟LTE Cat M1通訊模組，僅依靠LTE Cat 1方式來傳遞資料，因此在路燈控制器除了嵌入NB-IoT外，還另外嵌入LTE Cat 1通訊模組。
不但如此，大多數智慧路燈使用NB-IoT通訊模組，只會放入單一電信營運商的SIM卡。然而，莊富傑強調城市若遭遇天災問題，個別電信營運商的基地台毀損，經常需要7天以上時間才完成維修，這段期間導致智慧路燈無法提供通訊服務，等同智慧路燈失去效用。對此，廠商會在路燈控制器設計雙重SIM卡模式來解決此情形，但相對地成本也提高。
路燈應用增加擴大選擇中頻寬通訊技術
智慧路燈在長距離利用LPWA與其他智慧路燈通訊，搜集資料來控制照明開關和亮度外，短距離通訊則利用Wi-Fi、藍牙或行動網路，例如震動或環境感測器與路燈之間的通訊。不僅如此，隨著智慧路燈的應用陸續增加，例如空氣感測、數位看板、語音廣播或IP攝影機等，其搜集的資料將會整合一起，統一傳送訊息至後台。陳思達指出，現在通訊模組僅嵌入在路燈控制器內，各項設備也都是獨立嵌入NB-IoT模組來控制，但無法確定是否能夠整合其他設備統一來控制。
然而，目前NB-IoT最高頻寬僅有1Mbps，僅能負荷少數資料量，陳思達指出，原本路燈控制器只控制路燈本身，但因越來越多裝置掛載在燈桿，LTE Cat M1或LTE Cat 1才能負載整合後的傳輸量，包括影像資料。於是，原先使用NB-IoT聯網的智慧路燈，需轉向選擇使用頻寬較大的LTE Cat 1。對此，陳思達認為，雖然LTE Cat 1通訊頻寬可高達10Mbps，但從成本上考量，目前LTE Cat 1價格是NB-IoT的2倍，NB-IoT成本仍是最便宜，除非LTE Cat 1使用量達到足夠的經濟規模，其價格才會降低。
除了NB-IoT外，Wi-SUN也因應智慧路燈的功能不斷增加，最近也開始擬定規格升級，呂沐勳提到，Wi-SUN第一代只能提供300kpbs，目前正在擬定Wi-SUN第二代規格往更大頻寬而行，最高可以達到2.5Mpbs，未來嵌入Wi-SUN通訊模組的智慧路燈能夠傳遞聲音，預計在2021年底或2022年初正式發布。