物联网必行之路：Sub-1GHz频段

    虽然新一代的5G通讯朝向更高频的方向走，例如5GHz以上的频段，甚至可以高到28GHz、30GHz等，但其实无线通讯也有另一个趋势，是往更低频的位置走，即1GHz以下的频段，英文称为Sub-1GHz。

    这如同电脑运算一样，一是往更高效能推进，另一是往更低廉小巧推进，现在的桌上型PC可以小到只有USB随身碟般大小，称为PC-on-a-Stick，或者可以只有名片般大小，价位更只有20～35美元，如树莓派（Raspberry Pi, RPi）。

    而所谓Sub-1GHz，就字义上而言是泛指低于1GHz频段的无线通讯统统都算，但实际而言并非如此，而是要扣除许多既有应用与标准才能算。首先要扣除类比电视的电视白区（Television White Space, TVWS），小至54MHz，大至890MHz，换成数位电视后，也会使用698MHz～890MHz间。

    而以LTE而言，FDD LTE也有使用13个频段低于1GHz，一般在700MHz～900MHz间，但有一个频段低至462MHz。而偏高频的TD-LTE也有一个频段在1GHz以下，为703MHz。

    扣除上述后，真正用于物联网（IoT）应用的，多是315MHz、433MHz、868MHz、915MHz等频段，部份国家还允许使用169MHz频段，或者大陆可用779MHz。

    即便是这些频段，其实也已经有其他无线通讯标准采用，如业界已发展、推行10年的ZigBee，即使用2.4GHz、915MHz、868MHz频段，其中后两者低于1GHz。而Google/Nest Labs提出的家用物联网无线通讯技术Thread，已言明使用与ZigBee相同的底层技术，即IEEE 802.15.4，言下之意现有已支援ZigBee通讯的晶片，理论上只要更新韧体，就可以改行Thread通讯，如此也一样用及868MHz、915MHz频段。不过，ZigBee、Thread已属物联网技术领域，已是Sub-1GHz本有的初衷应用。

   除了ZigBee、Thread外，IEEE 802.11ah标准也是锁定1GHz以下的物联网、无线感测器网路（WSN）等应用，预计2016年会有正式标准出炉。

    当然，1GHz以下也包含类比AM收音机的540kHz～1,600kHz（1.6MHz），或者FM收音机的88.1MHz～108.1MHz，也包含无线充电的WPC Qi的110kHz～205kHz，或A4WP的6.78MHz，NFC与RFID感应的13.56MHz，但因为这些频率实在太低，除FM外几乎都不到100MHz，因此几乎可略而不提，不相冲突。

   所以，即便真的谈论低于1GHz的物联网传输应用，也有4类需要谈论，一是现行最普及的产业标准ZigBee（广泛应用），二是各业者自行应用的专属型Sub-1GHz传输，三是刚起步不久，仅针对家用物联网的Thread，四是预计2016年到位的IEEE 802.11ah。

   IEEE 802.11ah的订立是希望业者放弃专属型Sub-1GHz，但目前来看有些不乐观，因为11ah仅订立多数业者均可接受的共识标准，现有专属型的晶片表现多已超越此标准，预估即便标准出炉，放弃专属的速度也会缓慢，特别是在一些产业型应用中，特别讲究较佳的通讯表现，且换用周期较久。

   以上4类尚未谈到LTE，事实上LTE也在订立支援物联网的新通讯标准，即MTC（Machine Type Communication），如此就有5类低于1GHz的物联网通讯，因为如前述，LTE至少有462MHz、700MHz～900MHz可用。另外，与ZigBee、Thread在家用物联网竞争的尚有Z-Wave，也使用868MHz～956MHz。

   另外美国欧巴马总统2008年就任后所提出的智慧电网（Smart Grid），也在之后由IEEE负责制订出智慧公用事业网路（Smart Utility Network, SUN）标准，即IEEE 802.15.4g，也一样是使用低于1GHz频段，也属产业性应用的物联网。

   最后，一定要用及1GHz以下频段吗？一是低频可以用较低成本达到比较大面积的覆盖，好支援广布的感测节点，同时每个节点的传输量不大，低频频段的Mbps级传输率足以因应。另一则如Nest Labs所言，2.4GHz频段太挤了，包含微波炉、Wi-Fi、蓝牙都使用，因此Thread期望在2.4GHz外也能使用其他频段，以加速实现家用物联网。

   目前唯一没使用低于1GHz的物联网通讯恐怕仅剩蓝牙，4.1版的蓝牙也开始支援Mesh型网路，这是支援物联网所必须的基础，但蓝牙依然以2.4GHz为主，且看其日后发展会否也跟进采用Sub-1GHz频段。