NB-IoT於2016年標準底定後,業界即開始進行一系列的開發與導入,大多應用於垂直應用領域,但事實上NB-IoT的能力不僅限於此,其低功耗的特性將席捲B2C市場,為個人行動裝置帶來新的發展契機。
如果問起2020年台灣電信業的大事,那無疑是5G開台了。當台灣社會的目光都聚焦在5G的高速傳輸特性時,大規模機器通訊(massive Machine Type Communication, mMTC)作為5G的三大特點之一,卻較少受到社會的關注。
其實2020年7月,國際電信聯盟無線通訊部門國際移動通訊工作組第35次會議(ITU-R WP5D#35)中,通過將包含NB-IoT的3GPP 5G標準。在此之前,可看到在巿場上已經出現一些標榜使用5G通訊的NB-IoT產品。
姑且先不辯論到底NB-IoT是不是稱得上5G,可預期即使已經進入5G時代,至少在可見的未來幾年,NB-IoT都依然會是實現mMTC的主要通訊技術之一。在實際應用場域中,如智慧路燈、電表、環境監控等,採用NB-IoT的企業應用產品依然在逐年快速成長,但巿面上卻難以發現一款使用NB-IoT連線的個人應用產品,即使是在NB-IoT上布局最為積極的中國大陸,也很少能找到個人應用的NB-IoT產品,使得NB-IoT及mMTC這些名詞對社會大眾而言相對陌生。
事實上早在2018年台灣三大電信商陸續推出NB-IoT商轉服務之前,即開始有廠商投入研究將NB-IoT應用在B2C的巿場上,然而經過了三年,幾乎沒有產品能達到可以投入消費巿場的程度。綜觀亞太地區各國的電信商,目前似乎也只有泰國AIS電信於2019年推出的車輛追蹤器,以及香港CSL於2020年推出的寵物追蹤器,這兩項使用NB-IoT的B2C產品。
即便現在只有少數電信商推出NB-IoT行動裝置,但仍有大規模機器通訊應用在個人裝置的前例,例如像是NB-IoT的智慧門鎖、煙霧偵測器和生理測量儀器等,不過這些案例最後仍只能限定在很少數的特地區域做示範性銷售,或甚至直接轉型為面對企業及政府的B2B或B2G解決方案。
低功耗要求成雙面刃 NB-IoT產品化挑戰大
雖然從產品的製造及使用成本來看,NB-IoT無論是產品製造、使用成本與功耗上,相較於LTE都略占上風,但是在產品的商品化上,NB-IoT面臨著更高的門檻,面臨的也是更破碎的巿場需求。
實際在投入產品企劃及開發後會發現,為了實現低耗電、長待機的功能,無可避免要採用非連續接收(eDRX)或省電模式(Power Saving Mode, PSM)的功能,也就是靠著不同頻率或程度地中斷連線來達到省電的目標。然而由於長期以來各種連線裝置幾乎都是建立在連續連線假設來設計其軟體,所以當開始設計NB-IoT的終端裝置時,首先就要開始研究「什麼時候必需要連線」及「該如何在裝置需要連線時讓裝置恢復連線」。因此對每個功能及用戶操作都需要更深入的研究,以此重新設計所有的使用者操作流程。
而相對於企業應用,在個人的應用上,因為較難預期用戶使用的場域及操作的順序,所以要讓裝置能實現明顯的待機時間改善,且在使用時也能保持較流暢的體驗,所需要重新設計的操作流程和邏輯判斷更為眾多。
在另一方面,為因應低速及非連續的傳輸方式,裝置與雲端伺服器之間的溝通模式也需要重新思考。因為低速,所以單次通訊所傳輸的內容愈長,則失敗的機會愈大,若要增加重傳次數則又產生耗電問題;而非連續的傳輸方式代表裝置與伺服器之間溝通的資訊無法即時校對與動態調整,讓每次的溝通都必需更為精準可靠。
如果設計者不能極大化地使用NB-IoT的低速及非連續傳輸特性,則開發不出能明顯延長續航能力的產品,但若要將傳輸的數據都做到最精簡且通訊的頻率最低,就需將現有的產品從功能、定位、設計甚至銷售方式都進行一定程度的顛覆。
受限於可參考的對象不多,產品開發團隊會需要以反覆的腦力激盪、巿場調查、用戶訪談、場域實測及試錯校正來重新構建一整套適合NB-IoT網路的用戶體驗及傳輸協定,而重新構建的過程中又會影響產品功能,需要重新進行產品定位,進而改變銷售方式。
這使得現階段NB-IoT產品的開發週期比藍牙、Wi-Fi、甚至LTE等成熟技術更為漫長,而且某些設計改善的方案,甚至需要與電信網路端共同解決,也使得一般廠商難以自行開發出成熟的NB-IoT產品。
以實例而言,在2017年底時台灣大哥大即開始投入研究NB-IoT在消費性物聯網上的應用,即使早在2018年初廠商即已經開始有工程樣機可以進行現場測試,在將之商品化的過程中,仍經歷數次合作廠商因為調適的工程量過大而放棄退出,或者因為技術路線不明而暫緩,有些甚至在用戶訪談後推翻原有的設計。
在開發應用的期間,台灣大哥大也考察過一些聲稱已可量產的商品,但實際測試後發現多數因未針對不同場景做優化,所以缺乏消費性產品所需要的可靠性與一致性,以至於至今這些產品多數仍停留在工程樣機階段,或轉進作為專案訂製的小規模客製化產品。
NB-IoT智慧表加持智慧照護體驗升級
最後經過三年的規畫與開發,台灣首款NB-IoT的個人穿戴裝置,終於在2020年10月底登場。這款設計主要用於長者照護的手表,為了利用NB-IoT的省電技術又能保持用戶使用體驗,手表會因應配戴者幾種不同的活動模式和所在的場域,而調整其運作的邏輯,所以在維持一般電子表的大小,並實現室內外定位、電子圍籬、SOS呼救、遠端尋表等功能的情況下,在多數的場景其續航時間仍能由一般LTE智慧手表的1~3天大幅延長到5~7天,解決「天天都要記得充電」的用戶痛點。
雖然現階段在可參考的設計還不多的情況下,開發NB-IoT的個人裝置的複雜度仍然較高,然而隨著更多產品的問世,也證明了mMTC技術應用於B2C產品的可能性。展望未來,也許會看到更多低耗電的消費性物聯網產品被推向巿場,讓5G的時代,新的電信網路帶來不只是快,也能代表著更持久的服務時間。
(本文作者任職於台灣大哥大)