多模LTE開創新商機　4G M2M應用全面迸發

全球各地電信商正耗資數10億美元建置新的長程演進計畫(LTE)基礎網路架構。現在，全球有超過二十家電信業者，包括T-Mobile、中國移動、AT&T、NTT DoCoMo、Sprint、Telstra、Vodafone和Telefonica等都已部署LTE服務。隨著LTE行動裝置推動4G網路的廣泛應用，機器對機器(M2M)領域亦將興起的新型態收費服務。

電信業發展的歷史總是一再重演，電信商將持續被迫調降語音及上網/視訊服務的價格。很快地，電信業者勢必要尋求新的營收來源，以維持其收入來源並分攤挹注在LTE網路基礎建設上的投資。基於此一考量，M2M數據服務將能幫助業者填補這個營收缺口。

導入LTE後，M2M在不同的應用領域中將形成全新的營運模式，有些甚至已開始出現在市面上，部分服務可由電信商單獨提供，其餘則須結合硬體或應用服務供應商夥伴共同推出。

支援高頻寬影音下載　LTE車載資通訊更吸金

車載資通訊(Telematics)可謂M2M業者在LTE時代最先投入布局的市場之一，車用LTE路由器(Router)能為汽車帶來高達100Mbit/s(LTE Cat. 3)的高速下行速度，這樣的速度足以支援五個並行使用的高畫質(HD)電視頻道，對乘客所需的視訊、語音、上網和社交媒體應用綽綽有餘(圖1)。

圖1　LTE寬頻車用資訊娛樂系統

若再搭配車用導航系統一起使用，視訊內容也能根據汽車所在的地點而有不同訊息，例如有關所在地附近的服務或有趣景點的豐富視訊資訊。

相信在不久的未來，每輛車內都會配備車用LTE路由器，或能透過4G手機連上網路。此將創造出新的電信營運模式，電信業者基於汽車LTE服務的營收將與智慧型手機常用的模式類似，以流量為基準、固定費率、在地或廣域漫遊，再加上訂閱諸如數位導遊和隨選電視內容等服務。

LTE實現遠距醫療

圖2　LTE將能使遠端安全和監控成為全球性的主流業務。

在隱密和較難布建的地區，LTE則可提供串流視訊攝影機的低成本方案。LTE能讓在倉庫、零售賣場、無人服務加油站、工廠、醫療機構、機場、監獄、學校、旅館、運動場和居家環境的遠端監控變得經濟可行(圖2)。

的確，如果工作人員(或機器人)能在數千公里以外的地方進行監控，這樣便能使安全監控成為一種委外服務，此概念與在遠端設立低成本的長途電話客服中心是類似的。在此一概念下，電信業者將能根據設備安裝、設備提供與租賃、管理軟體、每日使用時數，以及視訊串流的雲端儲存容量等安全服務來計費。

另一方面，隨著醫療成本攀升以及醫病比下降，LTE亦可透過高品質的視訊鏈結提供遠距醫療服務(圖3)，進而有效降低醫療成本。未來，病人和年長病患不用再親自到醫療診所看病，利用家中安裝的遠端醫療終端機就能立即與醫生或醫療專業人員聯繫。

圖3　透過LTE網路，虛擬看診將變得可行。

舉例來說，威瑞森(Verizon)新推出的數位醫療產品與服務就是專門預防與治療糖尿病和心臟病等慢性病，該系統已開始在美國部署，能將病人、血糖和血壓感測器，透過LTE手機或平板與醫療照護人員連接在一起。電信業者將可與私人診所、醫院或照護中心擴展業務合作，服務模式與手機服務類似，以設備出租、網路使用、監視器查詢，以及固定位置或漫遊功能來計費。

LTE進軍雲端與最後一哩

由於LTE可實現TB級容量的資料快速存取，甚至在沒有高速固接網路連結的偏遠地區也沒有問題，因此可讓企業能在遠離城市或固接網路存取點的地方營運(圖4)。在遠離市中心的區域也能有無線寬頻連結，意味著企業能在郊區設立以視訊連結的辦公室、倉儲、技術支援和客服中心，相較於寸土寸金的都市土地和空間，能顯著地降低營運成本；電信業者亦能根據雲端儲存、代管應用、存取授權和頻寬使用來收費，增加營收來源。

圖4　結合LTE網路與雲端運算，能讓企業遷移到遠離市中心的地區。

事實上，現有的家用頻寬網路，不論是纜線或ADSL，都須在家中有實體的線路連接，隨著LTE上網價格的下滑，直接與Wi-Fi路由器相連的無線4G網路將能取代有線網路，降低成本，免除安裝與服務需求(上門服務)，並減少在新住宅大樓部署網路的成本，因為單一LTE至Wi-Fi路由器便能為數百個家庭提供服務。此與現有的ADSL或纜線服務相似，但能大幅降低安裝、設備與技術支援成本。

LTE打造低延遲網路

地震、海嘯和颶風等日益頻繁的天然災害已充分證明有線網路是多麼的不堪一擊。對實體網路連接和電力網路的依賴，意味著數據和語音連接都有可能在一場天災過後停擺好幾天，特別是當網路通訊涉及關鍵任務時，影響更大。對此，LTE路由器能快速部署在受災地區，並在幾小時內重新建立網路連接，讓高速無線備援網路能盡快上線，避免災情擴大。

在救災方面，無人飛行機漸被用來取代直升機，以執行人為操作太過昂貴或太危險的任務。其應用包括空中量測、電力設備和建築物偵查、地圖繪製、交通和人潮監控、空中攝影、搜尋和救難等，安裝LTE聯網攝影機後，無人飛機便能由服務供應商或其合作夥伴提供租用，以執行專業、私人和緊急的服務應用。

隨著備援網路需求浮現，電信業者可向當地政府機構收取網路建置、供應、儲存、頻寬、代管應用、緊急技術人員和網路拆卸的費用。

另一方面，國土安全維護措施雖然還有許多隱私議題待解決，但各國政府，特別是美國，在國土安全上的支出已愈來愈高，同時，全球各地的機場檢查站、活動會場和邊界也都廣設各種安全設施，對於快速辨認和授權個人的需求也日益增加。

對此，LTE不僅能在重要地點的出入口實現臉部辨識功能，還能在大範圍區域利用相機掃描在移動人潮中的數百張臉孔。臉部辨識需要快速擷取與存取大量的數據、資訊，這可以透過LTE來進行無線的擷取、傳送和更新。對電信服務供應商來說，這是能與政府和私人安全機構簽訂合約的好機會，為其提供基本的LTE連接、設備租賃，以及主機服務，並提供存取控制和安全儲存。

LTE還具備低延遲特性，通常約為10毫秒(ms)，這對工業、交通控制(車輛與基礎設施間的通訊)、防撞(車輛與車輛間的通訊)和財務系統等重視反應時間的應用來說，特別具有吸引力。像是工業用機器人、交通流量控制和自動化金融交易等這些應用，幾分之一秒的反應時間都是至關重要的。

LTE可改善最小頻寬、位元失誤和時間延遲，為重視反應時間的應用提供所需的高服務品質。在過去2G或3G的最佳努力(Best-effort)IP網路中，並不能確保這些特性，這使得2G和3G網路不適用於工業或交通控制等領域，也無法為這些重視反應時間的應用提供收費服務，因此，這也是網路業者積極投入發展LTE的主要考量之一。

即時/高速特性撐腰　LTE大舉搶進生活應用

據Global Industry Analysts報告，2015年，自動販賣機將成為可創造超過1,900億美元營收的全球性業務，目前的自動販賣機已能透過LTE網路在須要補貨時自動回報，或是簡單回報機器所在位置，或回報機器遭到破壞。

除此之外，LTE還能將豐富的視訊多媒體廣告和社交媒體應用帶到自動販賣機的螢幕上。如可口可樂在2011年接受這個實驗性的概念，將其位於全球的自動販賣機連上網路，讓距離數千公里之遙的客戶也能彼此互動。針對此一新興應用，LTE服務供應商將能以固定費率收取視訊傳送的費用，或根據特定影片播放時產品的銷售收入來計費，抑或由產品供應商付費取得網路服務，讓廣告影片在販賣機上播放。

LTE還能使大容量多媒體檔案的傳輸變得更具成本效益。以現有紙本式的看板和廣告為例，須透過人力用黏貼的方式更新內容，若以自動傳輸的方式進行檔案更新或廣告輪播，未來紙張將能被豐富的圖片和視訊螢幕所取代。

如此一來，電信業者的營收來源可來自結合LTE數據服務與設備/看板的提供和租賃，以及頻寬使用，或根據地理位置和廣告設置天數的廣告營收。

此外，將LTE網路與衛星(或其他)全球定位系統結合，將能為電信業者帶來提供新型態服務的能力，例如可增強的購物和旅遊體驗。由於視覺是人類主要的感官，人們對這個世界接收到的訊息有超過八成都是透過視覺獲得的；因此，具豐富視訊內容的LTE服務將能提供更多元的服務，像是行動購物和旅遊體驗等。

多媒體導航則是另一大潛力應用；現在的導航只能在地圖上虛擬地標的位置並畫上紅色路線，LTE能讓使用者在實際抵達目的地之前能看到並與目的地互動，而且先預覽到沿路風景，增強導航體驗。不僅如此，LTE網路提供與地理位置資訊結合的視訊互動，可望實現新型態的社交媒體，諸如鄰近約會(Proximity Dating)，以及催化和增強社會運動、示威、政治集會和運動賽事等。

在電信商營運模式方面，這些服務都能在任何一款支援LTE的行動裝置上執行，讓電信業者在傳統電信服務之外，提供可收費的產品，像是與地理位置相關的視訊、歷史資訊，以及在使用者附近的朋友、家人訊息等。

擴大4G M2M應用版圖　SDM LTE數據機扮要角

顯而易見，LTE能建立高速、低延遲的無線網路存取，讓任何一種裝置，在任何地方都能使用，再透過與IPv6的結合，LTE幾乎可讓無限數量的機器連上網路，這將會為目前人與人之間，以及人與機器之間、機器與機器之間溝通的方式與地點帶來極大的衝擊。隨著電信業者的基礎架構即將就緒，現在需要的只是一個小型的數據機和天線，用來實現以上所說的各種應用。

未來會有各式各樣的聯網裝置相繼問世，而每一種裝置都有其特定需求，同時，這些裝置一旦在現場部署好之後，都須能從遠端進行升級，這就是為什麼M2M模組業者採用軟體定義數據機(Software Defined Modem, SDM)設計LTE數據機。

圖5　SDM技術有助打造小體積、多功能的4G LTE模組。

SDM能讓M2M模組廠利用軟體來開發、最佳化和測試LTE數據機，免除冗長和重覆的製造週期，並快速為數據機增加多模功能，例如將全球定位或短距離無線電與LTE功能結合在一起(圖5)。

展望未來，LTE數據機設計的願景是具備能夠遠端重新配置的能力，以因應隨時間和地理區域不斷改變的網路新環境。隨著許多擁有非常長的使用壽命(通常是10年或更久)的裝置開始導入聯網功能，SDM將能協助數據機從遠端進行升級或變更配置，以維持與GSM、UMTS、LTE、CDMA和WiMAX等規格及每種標準在各地區不同版本的相容性。

(本文作者Herbert Blaser為u-blox行銷副總裁，Carl Fenger為u-blox通訊經理)