NB-IoT的價值在於覆蓋範圍廣、功耗小、成本低、連接數量多，且使用授權頻段，可加在現有的2G/3G/LTE蜂巢式網路上，能滿足大部分的物聯網使用情境，舉凡智慧城市、車聯網、智慧醫療、遠距醫療照護等，都有高度發展潛力。
隨著2017年12月3GPP組織正式發布R14版本，NB-IoT(Narrow Band Internet of Things)也宣告在2018正式開啟商業模式，並可以預期有蓬勃的商業發展。回顧過去各個世代行動通訊的發展，2G(第二代行動通訊)提供了行動語音通話服務，3G(第三代行動通訊)提供了行動通訊上網服務，4G(第四代行動通訊)提供了行動影音串流服務，每一代行動通訊技術的演進都替我們的生活帶來改變，並提高了資訊傳遞與取得的便利性。
在現行的4G服務之下，人們可以很方便的取得所有在網路上可以傳遞的資料，隨之而來的需求就是更多更豐富的網路資料，現今各界關注投入的IoT(Internet of Things)萬物聯網的商機便是因應這個需求而產生。
NB-IoT落實物聯網商業應用
在3GPP R14正式發表NB-IoT之前，針對行動通訊網路在IoT的支援已有R12的LTE Cat.0以及R13的LTE Cat.M1，這兩者皆提供上下行1Mbps傳輸速率，唯Cat.0支援頻寬20MHz，而Cat.M1支援頻寬1.4MHz，很顯然在技術規格上有別於過去R8的Cat.1(Downlink 10Mbps/Uplink 5Mbps，頻寬20MHz)以及Cat.4(Downlink 150Mbps/Uplink 50Mbps，頻寬20MHz)提供較快且強調下行傳輸速率的服務。
Cat.0以及Cat.M1提供較低但是上下行對等的傳輸速度，甚至較窄的傳輸頻寬，這般具體的規格符合實際上物聯網應用需求，更反映出較低的晶片成本，讓過去價格高居不下的行動通訊系統，落實於物聯網商業應用的機會大幅提升。
如前所述，從Cat.4、Cat.1、Cat.0到Cat.M1的發展演進正是因應了IoT的實際使用情境。在萬物聯網的終端設備上，主要功能是資料上傳；而不同於行動通訊裝置需要較快速的下行速度且對於上行速度需求較低。同時，大部分物聯網終端設備需要上傳的資料量低，需求的上行傳輸速度甚至可能低至每秒數十位元，並對於資料傳輸延遲(Latency)容忍度高，即使資料傳遞延遲數秒也不影響伺服器端大數據收集。
R14的NB-IoT便是因應上述大部分物聯網終端設備的使用情境而產生的規格。支援60kbps上行傳輸、20kbps下行傳輸以及訊號頻寬200kHz，完全針對實際傳遞資料量需求而量身訂做的規格，且根據此規格，除了射頻收發晶片的成本與市場預期價格可以達到最佳平衡之外，傳輸低資料量內容僅需極短且非連續的射頻發送時槽，這意味著NB-IoT技術能符合低功耗的省電需求，成功克服行動通訊協定應用及物聯網市場的二大關鍵挑戰之一。
上述提到NB-IoT是因應大部分物聯網使用情境而制定出的規格，強調低傳輸速率、低功耗，此外也有部分物聯網應用需要使用其他類別的行動通訊協定。例如移動設備與基地台通訊須克服移動中基地台轉換(Hand-over)造成的資料中斷，需要較寬的傳輸頻寬讓資料傳輸的封包同時含入足夠的容錯碼，因此較適合使用LTE Cat.M1。
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| 圖1 各類行動通訊技術應用區隔 |
資料來源：研華科技
若是物聯網終端設備需要上傳大量的資料，如高解析度的連續影像，則須選擇Cat.1甚至Cat.4，端看資料量大小決定。又若上傳的資料量大且有即時(Real-Time)需求，例如同步醫療等應用場景，3GPP預計在2018下旬公布的第五代行動通訊(5G)改善了延遲時間，將可作為此類應用的解決方案。上述應用場景區隔對應各技術協定，請參考圖1。
2020年席捲物聯網市場商機
NB-IoT的價值在於覆蓋範圍廣、低功耗(支援5~10年不必更換電池)、低成本、連接數量多，且使用授權頻段，可加在現有的2G/3G/LTE蜂巢式網路上，目前已被Vodafone、中國移動、中國電信、中國聯通等大營運商所採納，並已有華為、高通、英特爾、中興微等產業鏈上游廠商提供晶片與模組解決方案。
雖然NB-IoT是一個新標準的技術，並受到Sigfox和LoRa的先行及低價競爭壓力，但是從晶片、模組、終端、運營商、應用等面向來對比，NB-IoT的產業鏈市場集中度高，且目前有許多通訊產業巨頭力挺，NB-IoT也藉此優勢吸引了主流營運商、設備商及關注低功耗聯網應用相關廠商的目光跟高度期待，許多分析也看好NB-IoT在長期發展將具有相對優勢。
但在NB-IoT廣大需求引爆前，須先克服的是晶片和模組的成本，否則短期內較難以跟其他LPWAN解決方案競爭。此外，在網路部署和優化方面，亦須考慮布建時間和成本；根據估計，85%的基地台要能支持NB-IoT，只需進行軟體的升級，但對部分網路營運商而言，則需對基地台硬體進行升級，這將導致NB-IoT網路建設的成本增加。
而在進行網路部署時也面臨著各種挑戰，尤其是複雜、惡劣的環境因素對於網路覆蓋、訊號傳遞的干擾和衰減，需要採用各種優化工具調整，提高網路連線品質。不過，這些前期資源的投入都是為了將來因應物聯網所衍生的巨大商機，據相關調查，到2020年M2M裝置數量將達到70億個。
著眼未來，NB-IoT的應用場景將可能涵蓋智慧電表、智慧水表、智慧路燈、智慧交通、智慧環境、智慧鎖、智慧燈、智慧插座、消費電子、物品追蹤、工業自動控制、農業監測、安防監控與零售醫療等。NB-IoT在推動過程中要解決進入各行業門檻並不容易。同時，為了建立NB-IoT商業模式，如何加快建立合作夥伴生態圈，解決互通性、相容性和一致性問題也是極大考驗。
因應物聯網產業生態複雜性及多樣性，需要從垂直產業鏈和不同技術標準等多個環節一起努力來形成NB-IoT生態系統。因此對於NB-IoT相關低功耗廣域網路及新應用，若能夠有更多跨領域的應用加入並形成更多元更完整的產業生態系統，將更有利於NB-IoT的落地及普及。
總而言之，影響NB-IoT普及度的因素，除了營運商NB-IoT網路布建及推廣速度以外，主要會落在營運商商業模式的改變。NB-IoT終端應用設備產生的資料流量極少，且對成本的敏感度高，因此在物聯網時代，尤其是蜂巢式低功耗廣域網路，如果僅作為資料管道，會使運營商雖然有終端聯網設備的數量增加，但是具體營收數字成長的期望值可能不高。
跟其他LPWAN無線技術相較之下，2015年3月LoRa Alliance成立，而NB-IoT在3GPP標準化後於2017年下旬才逐漸推廣開來，產業鏈和市場成熟度相對落後，但是NB-IoT結合的應用正逐漸展開。NB-IoT服務模式與應用異於以往，營運商從網路服務，逐漸朝向分析平台與服務方案，伴隨著推廣NB-IoT生態圈，改變了營運商在物聯網價值鏈中的角色，以營運商來說，必須引進新的商業模式，來因應萬物聯網的演進。長期來看勢必增加雲端應用、資料存取、資料保存、資料安全乃至數據分析或結合AI提供不同應用等更完整的解決方案，才比較有機會增加新的商機。
全面發展各式應用
綜觀全球市場，目前中國、亞洲及歐洲的營運商已經陸續推出NB-IoT的網路服務，多數的電信業者NB-IoT布建的頻段在800MHz及900MHz等sub-GHz頻段，或是利用已經商用的LTE網路1,800MHz透過軟體升級快速布建NB-IoT網路，降低架設接入網設備的困難，也一併帶動物聯網的普及。
而原先電信業者的營運模式也從以往的行動設備網路服務，嘗試透過平台整合NB-IoT生態圈，透過建構NB-IoT實驗室，來加速NB-IoT產品與應用服務開發，逐漸轉往雲端大數據平台移動(例如德國電信的Cloud of Things)，強化營運商在物聯網價值鏈中的角色。
解決了LPWAN接入網的布建問題，透過物聯網PaaS平台及NB-IoT M2M模組應用開發，帶動與智慧城市、智慧農業、環境偵測、車輛/基礎建設監控、智慧停車、智慧路燈、智慧讀表以及最近很熱門的共享單車等相關應用的普及。隨著NB-IoT的晶片縮小及低功耗特性，其應用將會出現在穿戴式裝置、老人小孩的追蹤裝置或畜牧業的牲畜監控上，透過營運商的推廣，2018年是NB-IoT的元年，也是邁入物聯網蓬勃發展的一年。
以中國為例，在政策推動下發展NB-IoT商用速度最快，智慧城市中的水電瓦斯讀表應用最為廣泛，主要由各區域單位推廣，例如：福州自來水公司於2018年前將分批採購30萬個NB-IoT智慧水表，以及中國電信於深圳提供6,000戶智慧瓦斯表服務，每次傳輸12個數據封包，包含用量、警報紀錄、抄表紀錄等。
智慧汽車透過NB-IoT模組傳遞車輛使用狀態、追蹤或是車隊管理等，提供車輛數據採集、車輛服務救援或是車隊管理等服務，保險業者更可透過大數據分析，依照駕駛人駕車行為判斷給予對應適當的保費，與過往以年紀與性別一概而論的區分不同。
此外，過去智慧家庭都是以常見的Wi-Fi、Bluetooth或是ZigBee的無線技術為基礎，而在中國，海爾基於NB-IoT技術提供NB-UHomeKit開源應用解決方案，提供給產業使用為主軸導入到智慧家電、智慧社區等，實現智慧家電和家居設計應用的解決方案和協議標準。
其他如在醫療上的應用，遠端醫療中的健康管理主要利用常見的Wi-Fi、Bluetooth等無線技術，傳送智慧血壓儀、血糖儀等醫療健康設備的檢測資料，並上傳到健康管理平台，醫生透過即時監測使用者的健康資料並提供高血壓、糖尿病等慢性病管理、運動健康管理、健康指導、隨診隨訪等系列服務。
透過NB-IoT與醫療健康設備的結合，無須連結Wi-Fi設備並改善功耗，延長穿戴式裝置的使用時間，透過NB-IoT專網傳輸資料，具備更好的安全性和可靠性，不會因為透過Wi-Fi無線傳遞導致個人隱私資料的洩露。遠端醫療的解決方案中，可以利用這些資料建立個性化的健康管理模型和慢性病管理模型，為每個人提供客製化的健康管理服務。
以研華科技的NB-IoT解決方案為例，WISE-1570為採用M2.COM標準的物聯網感測節點 (IoT Sensor Node)，整合Arm Cortex M4微處理器及符合3GPP Release 14的NB-IoT無線技術，提供各類型感測器需要搭配使用的腳位，例如：UART、I2C、SPI、GPIO、PWM與ADC等，另外也與Arm合作Mbed Cloud Service，讓系統整合商縮短物聯網從應用到雲端的開發時程，讓NB-IoT在智慧城市、智慧農業、環境偵測、車輛/基礎建設監控、智慧停車、智慧路燈、智慧讀表以及最近很熱門的共享單車應用加速普及。
綜合上述，適用NB-IoT的固定點、低傳輸量、低功耗物聯網終端設備，能滿足大部分的物聯網使用情境，換句話說NB-IoT的解決方案也將滿足大部分的物聯網終端需求。隨著NB-IoT的商業化，2018預期將達到普及，相應而生的硬體搭配應用會是感測器模組配合NB-IoT模組的組合產品，在導入公營企業的整合過程。
垂直整合商須能同時提供包含實體層硬體及韌體支援、無線通訊系統整合服務以及雲端應用伺服器，並能配合客戶應用情境，提供大數據分析模型配合驗證確保資料安全性，後續更多的物聯網應用情境，舉凡智慧城市、車聯網、智慧醫療、遠距醫療照護等，僅需選用不同的實體層硬體及韌體，便能套用同樣的垂直整合流程經驗，快速的複製商業模式。
(本文作者皆任職於研華科技)