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20/07/2018

一粒電用10年?利用NB-IoT攻破智慧城市技術難關

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    方展策

    少年時,曾研習 Geographic Information System,可惜學無所成,僥倖畢業。成年後,誤打誤撞進入傳媒圈子,先後在印刷、電子、網絡媒體打滾,略有小成。中年後,修畢資訊科技碩士,眼界漸擴,決意投身初創企業,窺探不同科技領域。近年,積極鑽研數據分析與數碼策略,又涉足 Location Intelligence 開發項目;有時還會抽空執教鞭,既可向他人分享所學,亦可鞭策自己保持終身學習。

    智城物語

  要建設智慧城市,先要有物聯網(IoT)。物聯網的精萃在於物物相連,意即每個裝置均可通過網絡串連起來,並可互相傳遞信息。如此一來,分布於智慧城市內的各式感測器,始可將採集得來的環境數據傳回雲端平台,積累成城市大數據,讓人工智能系統基於數據作出各項分析和預測。不過,要完成物聯網的佈局,還有「最後一哩(Last Mile)」這個技術關卡需要攻克。

 

  所謂「最後一哩」,原指網絡供應商從機樓到用戶家中電腦之間的連接。套用在物聯網上,便意指從物聯網裝置到雲端平台的連接線路。無論是近期備受爭議的5G,抑或筆者上期提及的NB-IoT(Narrow Band IoT),俱是可解決「最後一哩」難題的無線通訊方案。

 

  相比起5G,NB-IoT只需沿用現有的4G或3G網絡架構,無需佔用新的大氣電波頻譜,爭議性較少;加上它是由國際電訊標準制定組織3GPP制定的通訊標準,又獲諾基亞、愛立信、華為三大電訊設備商支持,所以備受市場重視。

 

  NB-IoT屬窄頻技術,只使用180kHz頻寬,數據傳輸速率僅為27.2kbit/s下載與62.5kbit/s上傳,遠比常見的Wi-Fi或藍牙為低,但對只需傳送感測數據的物聯網裝置而言,已是綽綽有餘了。同時,因為它的頻寬窄、數據量少,所以耗電量亦低。採用NB-IoT通訊技術的裝置,一顆電池便可用上10年。此外,NB-IoT的窄頻特性,再加上運作於GHz以下頻段,令它擁有強大的訊號穿透力。在高樓大廈林立的都市環境,份外突顯其優勢。

 

  以西班牙的自來水供應商Aguas de Valencia為例,轄下有100萬個水表,以前要定期派員工到相關地點「抄表」,不但人力成本高,亦無法即時掌握用戶的用水狀況。引入NB-IoT及智慧水表方案後,Agua de Valencia可透過現有電訊網絡,接收來自不同角落的智慧水表訊號,每天最多24次獲取即時數據。在不需傳送數據傳送時,智慧水表裝置會處於休眠狀態,所以電池壽命可達10年或以上,令系統維護和營運成本得以大幅降低。

 

採用NB-IoT通訊技術的智慧水表,只需裝配一組普通電池便可運作10年或以上。(圖片來源:翻攝自u-blox公司YouTube頻道)

 

  其實,市場上還有另外兩款無線通訊技術正在跟NB-IoT相互角力,爭奪連結物聯網與雲端的「最後一哩」市場。與NB-IoT一樣,SIGFOX與LoRa同屬低功耗廣域網絡:前者勝在耗電量較低,獲德州儀器(TI)、意法半導體(ST)、芯科(Silicon Labs)等晶片供應商支持;後者則具有較高的數據傳輸頻寬,由Semtech、IBM、Cisco組成的聯盟積極推動發展。不過,目前仍以NB-IoT被看高一線,全因它可基於4G或3G網絡運作,部署容易且成本低。因此,NB-IoT被業界視為智慧城市物聯網「最後一哩」難題的理想解決方案。

 

智慧水表的靈魂正是這塊NB-IoT模組。(圖片來源:翻攝自 u-blox 公司YouTube頻道)

 

 

 

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