NB-IoT是專為低功耗、低成本IoT裝置所開發的新式無線標準，能與蜂巢式網路基礎架構共同運作。其具備低功耗、長距離的特性，以及強大的訊號穿透力，能在特定環境中提供其他無線技術沒有的優點。因此，NB-IoT成為IoT裝置連結至雲端的理想選擇。
物聯網(IoT)有「最後一哩」的難題。雖然用來收集與分析資料的雲端基礎架構早已就緒，但是，到現在可用來連結大量裝置接上網路、且兼具傳輸距離、低功耗與低成本特性的無線基礎架構卻還沒有到位。
窄頻IoT(NB-IoT)是專為低功耗、低成本IoT裝置所開發的新式無線標準，能與蜂巢式網路基礎架構共同運作。無需專屬的閘道器，因此裝置製造商能專注於設計裝置的功能性，不用再擔心無線基礎架構的問題。
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| 圖1 NB-IoT技術特性 |
做為一種窄頻無線電技術，NB-IoT具備低功耗、長距離的特性，以及強大的訊號穿透力，能在特定環境中提供其他無線技術沒有的優點(圖1)。集合這些優勢，以及行動通訊產業支援，使NB-IoT成為IoT裝置連結至雲端的理想選擇。經過多年的開發， NB-IoT標準已於2016年6月制定完成，成為3GPP第十三版的一部分。它是窄頻技術，僅使用180kHz頻寬。因此，它的資料傳輸速率僅約27.2kbit/s下載及62.5kbit/s上傳。雖然此傳輸量比Wi-Fi、藍牙或高階蜂巢式技術低了許多，但對眾多只需傳送狀態資訊的IoT應用來說，已經綽綽有餘。
具功耗、距離、穿透力優勢
由於NB-IoT的鏈結僅使用很小的頻寬，因此能以低功耗實現長距離通訊。此外，窄頻再加上運作於GHz以下頻帶，意味著NB-IoT擁有極佳的訊號穿透力。也由於它採用授權頻段，NB-IoT與藍牙、Wi-Fi、以及其它在日益壅塞的ISM免授權頻段上運作的通訊協定相比，擁有更佳的訊號完整性以及較低的干擾。
雖然NB-IoT是與蜂巢式網路供應商一起設計，硬體也相容於既有的網路，但事實上，它是一個全新的通訊協定，與既有的LTE或3G協定並不相同。做為一種「全新設計」的標準，NB-IoT堆疊簡潔且易於建置，這代表NB-IoT無線電模組會比大多數的蜂巢式無線電簡單許多，而且成本相對合理。
不同於其他競爭的IoT無線協定需要依賴閘道器，NB-IoT的蜂巢式特性意味著，只要當地的網路供應商支援，設計人員僅需在裝置中加入NB-IoT無線電模組就能連接至網際網路，完全不需要閘道器或路由器。對許多企業來說，這能簡化開發成本並加速上市時程，只要專注於自己的核心能力，無須耗費心力於建置可支援其IoT部署的無線基礎架構。
NB-IoT應用領域多元
雖然NB-IoT甫於2016年才完成標準制定，但它已經被實際運用在市場上，以實現現代聯網城市的IoT願景。從德國、西班牙到挪威，都已成功完成了多項現場測試，充分證明NB-IoT是城市IoT應用的理想方案(圖2)。
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| 圖2 NB-IoT應用範疇 |
IoT的主要任務之一是促進資源的有效監控與分配，以實現一個更具智慧、效率的世界。但傳統的Wi-Fi、藍牙和蜂巢式技術的問題是，它們的傳輸距離、功耗與成本特性，都無法真正實現這個願景。
NB-IoT之所以能在都會環境中發揮其強項，最主要是因為它擁有能與傳統無線技術互補的特性。它能提供蜂巢式技術的傳輸距離、藍牙的成本效益、以及無可匹敵的室內穿透力，讓訊號不受都會障礙物的影響，傳送無礙。
智慧量表
在西班牙，當地的自來水公司Aguas de Valencia已利用NB-IoT來降低營運成本，並提升管理可視性。在Valencia以及西班牙的其他地區，Aguas de Valencia負責管理超過一百萬個水表，每個水表都需要定期讀取用水度數(圖3)。目前許多的公共事業公司都是派員工到現場抄寫數據，但此做法不僅耗費成本，也無法即時掌握用戶的使用情況。
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| 圖3 智慧讀表為NB-IoT主要的應用之一 |
受到NB-IoT相關報導的啟發，瞭解此技術可將基礎架構交由蜂巢式網路供應商來管理，因此Aguas de Valencia決定在最困難的區域試用u-blox的NB-IoT技術，包括僅有微弱或沒有蜂巢式網路覆蓋的地下室或下水道這類有金屬蓋的隱蔽處所、以及傳統無線技術難以到達的其他區域等。
其結果令人十分驚豔。每個測試的行動裝置都是安裝在量表平常放置的位置，而且傳送讀數毫無問題。Agua de Valencia一天最多能取得24次即時資訊，完全無需派遣工作人員到現場。由於NB-IoT是一項獲得蜂巢式網路供應商支援的標準化技術，Agua de Valencia無須擔心管理水表所需的無線基礎建設。而且，NB-IoT裝置的電池壽命可達10年以上的量表使用週期，因此系統的維護與營運成本也能降至最低。
智慧停車
每個人都知道，在市區裡四處繞圈子找停車位簡直是一場惡夢。這不僅是駕駛的問題，也是都會區的交通問題，都市的交通堵塞約三成來自尋找車位的交通流量。因此，智慧停車的目標是要解決找停車位的問題，透過無線通訊技術來通知駕駛哪裡有停車位。除了協助需要停車位的駕駛之外，智慧停車還能間接地減輕都會區的交通阻塞，讓駕駛駛離繁忙的道路。
智慧停車並不是新觀念，但由於各種的技術與經濟問題，過去一直無法真正取得成功。利用專屬的無線協定，今天大部分的智慧停車系統要求營運商不僅要安裝停車感測器，還要建置無線基礎架構，以便連結每個感測器，並將它們連上網際網路。這對營運商來說，不僅成本昂貴，而且技術複雜度也高。
NB-IoT能夠解決這些問題，因為每個感測器都能直接與雲端通訊。這不僅能降低系統成本，而且能大幅簡化部署作業，僅需要在停車場安裝感測器就好。因為裝置是以電池供電，並以無線通訊，不須電纜，再加上它運用的是蜂巢式技術，也不需要無線路由器。
NB-IoT在智慧停車應用有絕佳的潛力，並已經在全球各地成功測試部署。例如，在2017年1月，Q-Free針對新款智慧停車感測器展開了一項測試計畫，並與全球知名的行動通訊業者Telenor以及挪威公共道路局(NPRA)共同合作。另外，在中國、西班牙、德國和日本也進行了多項智慧停車測試計畫。
智慧農業
窄頻IoT的室內穿透力除了能在都會環境提供強大的覆蓋率之外，NB-IoT在智慧農業也能發揮極大的作用。其他的無線技術可能無法覆蓋大型區域，NB-IoT的長距離與蜂巢式設計，使其非常適合精密農業的應用，包括灌溉、病蟲防治以及溫度和濕度監控等。
針對農業應用，和智慧停車與智慧量表一樣，NB-IoT的價值不僅來自於它的無線覆蓋率與低功耗特性，也是因為它的易於部署。停車業者、公共事業業者與農夫都沒興趣成為無線基礎架構的專家，他們只希望聯網解決方案能夠正常運作。
解決IoT最後一哩瓶頸
雖然NB-IoT在2016年6月才完成標準制定，但它的接受度正在快速攀升。目前，全球各地的行動網路營運商都在部署NB-IoT網路，從西班牙到挪威、南韓與日本。NB-IoT以無線IoT標準的姿態快速普及，對網路供應商與裝置製造商都將帶來絕佳的效益。
NB-IoT的快速部署，其中的一個原因是因為建置過程非常容易。許多網路供應商僅須透過在其基礎架構中的一個軟體升級就能建置NB-IoT。因為每個基地台最多能容納約10萬台裝置，與其他高頻寬的技術相比，更無需擔心網路容量問題。
網路供應商支援NB-IoT是有利可圖的，因為NB-IoT能為他們帶來IoT的營收來源。雖然其他獨立於蜂巢式技術的低功耗廣域網路技術也正在開發，但NB-IoT是與主要的電信營運商共同開發，讓他們能夠以合約用戶的方式提供網路覆蓋。
對裝置製造商來說，NB-IoT的快速普及以及標準化特性，讓他們能設計精巧、低成本的IoT裝置，而且容易部署與銷售。主要網路業者的支援，以及蜂巢式特性，讓NB-IoT不管就相容性或覆蓋率來看，都是無線IoT技術的理想選擇。
雖然現在有多種無線協定正在相互競爭，企圖搶奪連結IoT裝置與雲端的市場，但只有NB-IoT兼具無線效能、經濟利益與易於使用等特性，非常適用於主流的IoT應用。即使在都會環境中都能提供強大的無線效能，並具備長距離、低功耗以及容易部署等優勢，NB-IoT必將成為物聯網「最後一哩難題」的解決方案。
(本文作者為u-blox策略夥伴關係主管)