短距無線技術發展與範疇持續推陳出新，除了既有的Wi-Fi、NFC和UWB技術不斷演進以符合更多應用外，Matter的橫空出世更是打破連網裝置間的隔閡，加速智慧家庭應用發展。
由Amazon、Apple、Google與ZigBee聯盟共同推動的新智慧家庭通訊標準Matter，近期備受物聯網市場關注，其以網際網路(IP)協定打破物聯網裝置間的壁壘，解開了長期以來限制智慧家庭應用發展的關鍵桎梏，因而一推出便受到市場熱烈歡迎。
而以近距離數據傳輸見長的NFC技術，亦不斷延伸應用觸角，除持續滿足高安全性的非接觸交易與裝置配對、身份識別應用外，在汽車及無線充電應用領域也有另人期待的創新進展。
至於Wi-Fi與UWB技術也不遑多讓；Wi-Fi 7挾著高達30Gbps的傳輸率來勢洶洶，認證標準還未正式發布，就已吸引各路人馬競相卡位，預期今年各家廠商布局將更為積極，產品應用也將逐步由商用市場走向消費市場。UWB則是在蘋果(Apple)導入的加持下，聲勢逐漸看漲，可望為物聯網高精度定位及數據傳輸應用開啟嶄新篇章。
在短距無線通訊技術發展再創新局的情況下，本活動將探討熱門短距無線通訊技術與物聯網應用開發最新發展趨勢。
安全性高 NFC/RFID續拓應用廣度
ST策略行銷經理黃鐙誼(圖1)表示，藍牙、Wi-Fi、NFC/RFID等無線通訊技術已普及多年，不過，NFC/RFID最大特點在於不只可以傳遞資料，還可以傳遞能量(也就是傳輸電力)。同時，由於NFC/RFID是短距離傳輸，因此不僅連接迅速，還可以確保安全性，這也是此技術自20年前應用在軍事方面後，不只未被淘汰，且持續拓展應用廣度與深度的原因。
圖1 ST策略行銷經理黃鐙誼表示，可傳遞資料與能量是NFC/RFID技術最大特點
黃鐙誼進一步說明，從產品應用來看，NFC可以分為標準電子標籤(Tags)、動態電子標籤(Dynamic tags)和讀寫器(Readers)三種。標準電子標籤內部僅有IC與天線，其應用以消費性產品、資產追蹤、品牌保護、票務等為主。動態電子標籤則另外加入I2C、PWM等介面，可與MCU連接後，再由MCU執行設定動作，其應用包含工業系統、燈光控制及健康照護等。至於讀寫器的應用則涵蓋POS機、車載系統等。
因應市場需求，深耕NFC/RFID多年的ST在這三種應用上都有各自的產品線。標準電子標籤為ST25T系列、被動式電子標籤為ST25D系列，至於讀寫器則是ST25R系列產品。
以ST25D為例，其支援NFC Type 5、ISO 15693標準，連外介面有I2C與PWM(ST25DV-I2C、ST25DV-PWM兩種型號)可供選擇，以實現高速傳輸。另外，ST25D除了保有高資料傳輸速度的特性外，同時也採用64位元密碼機制及加密的電子簽名強化資安防禦，避免資料被竊取。
另一方面，由於NFC/RFID可傳輸電力，黃鐙誼也特別介紹其在無線充電的應用。黃鐙誼指出，NFC Forum定義的NFC/RFID無線充電架構分為兩部分，包含包括接收端的Listener(WLC-L)與發射端的Poller(WLC-P)。傳輸方式則有Static與Negotiated兩種，前者的最大傳輸功率為100mW，後者則有0.25 W、0.5 W、0.75 W、1W四種等級。目前ST已推出WLC-Poller與WLC-Listener兩種NFC/RFID無線充電開發板，將聚焦在隨身耳機、智慧手錶、感測設備與數位設備配件等應用。
Wi-Fi/UWB技術持續演進
因應市場不斷攀升的需求，Wi-Fi標準也持續改朝換代。是德科技技術工程師黃志偉(圖2)說明，Wi-Fi標準更換速度可說是不斷加快，比如說早期的802.11N，生命週期大約有6~7年，接下來的802.11ac，大概也有3-4年的光景。然而Wi-Fi 6、Wi-Fi 6E，甚至是Wi-Fi 7標準宣布的速度卻快了許多，大概不到3、4年的時間就進入到下一世代。
圖2 是德科技技術工程師黃志偉說明，Wi-Fi 標準更改的速度越來越快跟網路流量不斷提升息息相關
黃志偉指出，主要的原因跟網路流量(Data Traffic)越來越大息息相關，特別是疫情期間，遠距工作、上課更讓流量有了明顯的成長；這驅使Wi-Fi標準演進必須更快，否則無法滿足市場應用與需求。
黃志偉補充，Wi-Fi 6事實上是個重要的變化，因為它使Wi-Fi真正能從室內(indoor)走向室外(outdoor)；關鍵在於其導入了正交分頻多工存取(OFDMA)及上行多用戶多重輸入多重輸出(Uplink MU-MIMO)等全新的傳輸機制。
據悉，OFDMA調變機制能支援更多用戶同時在同一通道中運行，進而提升Wi-Fi的傳輸效率與傳輸量，並降低延遲性；Wi-Fi 6得以在室內、室外以及人口密集區域提供更可靠的性能。
至於Wi-Fi 6E，其最大的差異在於使用專用的6GHz頻譜，最多有額外七個160 MHz的頻道。而Wi-Fi 7則支援2.4/5/6GHz三頻段，並將最大通道頻寬擴增為320MHz，增加新的頻寬模式：同時也導入4096QAM，使得在相同的編碼下，Wi-Fi 7可獲得20%的速率提升。另外，Wi-Fi 7涵蓋多路鏈結運作(Multi-Link Operation, MLO)與多重資源單位(Multi-Resource Unit, MRU)等技術，都有助於大幅提升網路效能。
另外在UWB部分，黃志偉表示，UWB特點包含可靠性、低功耗、高安全性等，目前主要應用有三大面向，分別是免手持門禁系統(hands free access control)、定位服務，以及設備與設備間的資料傳輸等。
黃志偉說，UWB技術大約是iPhone 11推出後引領了風潮，2020、2021年UWB產值持續成長，不過主要都是應用在智慧手機上；但未來智慧家具或是車用，都有可能是UWB有較大市占率的應用市場。
為加速Wi-Fi 6、6E、Wi-Fi 7以及UWB產品開發，是德科技備有各式解決方案。像是E6680E無線解決方案，得以滿足2.4GHz、5GHz和6GHz頻段的測試需求，同時也能靈活測試多種格式，像是WLAN, BT, cellular等，而無需增添其他硬體，能驗證Wi-Fi 7和其他WLAN或行動通訊裝置的效能。
除了E6680E外，是德也透過Keysight IOT0047A法規測試解決方案，協助客戶加速認證使用免執照頻段(2.4和5GHz)的無線裝置，因應歐洲電信標準協會(ETSI)和美國聯邦通訊委員會(FCC)的要求，以達成產品上市時程目標。至於UWB方面，是德推出M9415A VXT PXI向量收發器，內建向量訊號產生器和分析儀，適用於UWB、WLAN和藍牙應用。
Matter無縫串連智慧家庭新應用
另一方面，Matter近來可說是短距無線技術領域中的當紅炸子雞，最大的原因在於它有望解決IoT裝置聯網標準破碎化的情況，打通相異平台裝置隔閡。
芯科科技(Silicon Labs)資深現場應用工程師郭少青(圖3)表示，以智慧鎖為例，商場中的產品每個硬體規格都相似，最大差別在於各個智慧鎖都使用不同的無線標準(如藍牙、Wi-Fi、Zigbee)。
圖3 芯科科技資深現場應用工程師郭少青指出，Matter主要目的即是簡化IoT連接，降低開發成本並提升消費者購買體驗
那麽，這樣情況會遇到什麼問題？郭少青解釋，消費者其實會對這麼多不同的無線通訊標準感到困惑，因為他不見得清楚不同的通訊協定是否可以互通；這也造成消費者往往會買到錯的商品，因而出現許多退換貨的狀況。
因此，Matter便應運而生。Matter建立在使用網際網路通訊協定(IP)的市場成熟技術之上，使用一種通用應用層和資料模型在裝置之間提供互通性，允許它們彼此通訊，而無論底層網路通訊協定或生態系統為何。
郭少青說明，換言之，Matter的出現就是要讓IoT連接更簡單。對開發者而言，能夠一次開發就能符合所有不同的無線協議，實現隨處部署。而對零售商來說，可以減少備貨成本，也讓退貨情況退貨最小化；至於從消費者面向來看，更是能因此提升購買體驗。
總之，Matter有著五大特點，分別是簡易(讓智慧裝置可以更輕易設定和控制)、具互操作性(Interoperable)、可靠性高、安全，以及開源(Open Source)。目前已有許多大廠加入Matter生態系，像是Apple、Google和Amazon等。
郭少青補充，由於Matter是新的標準，所以特別針對安全部分進行強化，像是在加入網路之前進行身份驗證、加密數據傳輸，消費者隱私管理等。
為搶攻Matter商機，芯科科技也推出相關解決方案，像是MG21和MG24。以MG24為例，其已通過FCC、CE、IC/ISED、MIC/TELEC和KCC等要求嚴苛的無線監管認證，使設計人員能透過簡化複雜的射頻設計和測試實現產品快速上市。這些模組使設計人員能夠避免漫長的開發和認證週期，並提供對多種2.4GHz無線物聯網協定的支援，包括低功耗藍牙和藍牙Mesh，以及Zigbee、OpenThread、Matter和多重協定。
強化物聯網競爭力 端網拓撲協定需高度整合。
最後，鴻海科技集團新事業處資深協理林義超則以「各式短距無線技術評估與物聯網開發考量」為題進行分享，並點出台灣在短距無線技術商機中的機會。
林義超表示，具競爭力物聯網必須滿足低功耗(Low power)、拓撲覆蓋 (Topological extension)、安全性(Security)；末端主要之建構在感知/傳(Sensor)、
實體(Actuator)兩大類裝置，而商業價值建構上應是低成本易安裝與運用行動裝置。為此，端網拓撲協定需高度無縫整合。
不過，目前最大的技術瓶頸便是在於端至網的通訊缺乏整合，由特定服務(Service)而形成的通訊溝通模式Protocol無法有效互通，因而形成一個技術各自發展，商業模式受限的現狀。因此，市場需要可易於整合的技術架構與通訊協定，以及通訊技術需有並存(Co-exist)與共容性(Compatibility)之協定。
那麼，該如何突破這瓶頸？林義超從策略及技術能力兩個面向提出建議。在策略方面，目前可從五個可行對策著手，分別是異質協議結合、通訊距離網格延伸、通用特定波段以抗干擾、具可管理之低功耗雙向機制，以及快速組網機制。然而，要能夠實現這些策略，必須具備以下幾種能力，包括需具有協議參與與推動方法、完備之技術整合經驗、近端拓撲組網能力、高覆蓋性端網雲之整合連結能力。
而在技術方面，可從近端高速省電廣播機制、具星狀/網狀廣播拓撲之鏈結、類神經傳遞模式、多點長封包之匯串機制，以及超長距離架接等面向實行。林義超舉例，異質網路與NB IoT結合Bluetooth Mesh可快速進行資料交換，以縮短 端-網-雲介面傳輸延遲之重大缺陷。
林義超補充，目前Intel與Qualcomm對於物聯技術架構僅於初期構想建置階段，尚無具體運行技術平台，計畫藉由異質藍牙技術開發，落實平/立向近端整合，架構完整的應用系統，邁向共通標準。
林義超也建議，硬體是台灣早期根基，有眾多可以著墨的地方，未來必須朝向系統化垂直供應能力；在系統組成部分，需要提升系統整合公司解決方案，強化未來場域應用及施作延伸。至於裝置端、中間端到後台管理的各式軟體，則需創造國際平台尋求架接的合作機會，同時也要能達到資料分析、管理與監控，這樣才能在海量的資料中萃取出有用的資訊，即時處理以翻轉企業運營，顛覆商業模式。