NB-IoT/LTE Cat. M芯片竞出笼　物联网技术MWC大鸣大放

    英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)与思宽(Sequans)在今年全球行动通讯大会(MWC)上，纷纷推出LTE Cat. M与窄频物联网(NB-IoT)等低功耗、低资料率的晶片方案，为物联网机器对机器(M2M)通讯应用发展，挹注新的成长动能。

物联网技术发展写新页。今年通讯产业界的年度盛事--全球行动通讯大会(MWC)上，物联网与5G可说是会场最热门的两大焦点，无论是摊位上的产品展示，抑或厂商的新闻发布皆围绕着这两个话题。  
不同于先前所探讨的高传输率应用，本届在物联网发展方面的最大进展，莫过于各种诉求低功耗、低资料率技术与晶片方案的大举出笼，特别是长程演进计画(LTE)在这方面的发展，这将有助机器对机器(M2M)通讯应用更加蓬勃，进而加速万物互连时代的来临。  

低资料率晶片竞出　M2M应用大添动能  

事实上，LTE自第十二版(Release 12)标准开始，即朝高速和低资料率双线并行的方向发展，一方面持续向Cat. 10/11/12等高速规格推进，以满足高频宽、高资料吞吐量的应用需求，另一方面亦积极展开LTE机器类型通讯(MTC)相关标准制定工作，以兼顾物联网对低资料率、低成本联网技术的需求，将LTE的势力版图扩张至物联网各个应用领域。  

相较于一脉相承的LTE和LTE-A高速行动网路，LTE的MTC通讯协定架构相当精简，是针对物联网M2M应用量身打造，可以较低成本实现装置间沟通，并减轻电信核心网路的资料量负担。继Cat. 1/0之后，3GPP更在LTE第13版标准中提出Cat. M规格，进一步降低传输速率，期让LTE技术能加速进驻M2M感测、通讯、运算和即时控制应用领域。  

今年MWC上，包括英特尔(Intel)、高通(Qualcomm)及思宽(Sequans)已不约而同发表支援LTE Cat. M标准和最新窄频物联网(NB-IoT)的低功耗、低资料率晶片，可望为LTE在物联网M2M应用领域的发展注入强劲动能。  

以英特尔为例，其发表的XMM 7115数据机晶片即是为NB-IoT装置与应用所设计。另一款XMM 7315数据机晶片，则将LTE数据机与应用处理器整合到单一晶片中，可支援LTE Cat. M与NB-IoT两种标准，适合用在大规模覆盖率、低功耗以及低成本的端点(Endpoint)产品(图1)。  


图1　英特尔在MWC展示NB-IoT产品。
思宽则是与射频晶片开发商Skyworks合作，为LTE Cat. M应用打造最佳解决方案，以满足物联网对嵌入式蜂巢连结技术与日俱增的需求。此款装置借力Skyworks半双工射频前端模组和思宽新的Monarch LTE Cat. M单晶片，为遵循3GPP R13版LTE标准的整合式统包(Turn-key)方案，能简化原始设备制造商(OEM)开发流程，加速低资料率、低功耗LTE装置的上市时程，并满足全球网路营运商的需求。  

另一方面，高通则在MWC会场展示两项低功耗LTE应用；其中之一是展现LTE物联网装置如何采用MDM9207-1数据机的省电模式(PSM)，以两颗3号电池达到10年的电池续航力，而第二项展示是与爱立信(Ericsson)合作开发的成品，进行发表于3GPP Release 13规格中的Extended Idle DRX功能的展示。LTE Extended Idle DRX让行动网路与物联网装置进行时序同步化，在极长的时间间隔设定下，装置能被适时唤醒并从网路接收资料，因而能延长其电池续航力。  

至于联发科虽未推出LTE Cat. M或NB-IoT相关方案，但同样也看好物联网M2M应用对低资料率、低功耗数据机晶片的需求，并与诺基亚联合展出可以降低功耗和增强网路覆盖的EC-EGPRS解决方案，迎接未来数十亿数量级的物联网设备及感测器间频繁的数据传输需求。此EC-EGPRS解决方案展示是基于联发科的数据机晶片技术和协议软体(Protocol Software)，以及支援EC-EGPRS的诺基亚Flexi Multiradio 10基站和行动基站。  

电信设备商加码投入　物联网M2M应用添力  

除了晶片商相继布局低资料率、低功耗M2M应用市场外，电信设备业者也开始扩大相关布局。  

eMTC通讯迈大步　Nokia/KT进行实场测试  
为了要因应物联网大幅暴增的机器对机器应用与通讯的需求，诺基亚通信于日前联手韩国电信(Korea Telecom)共同展示全球第一个eMTC(enhanced Machine Type Communications)的实场测试。  

其利用诺基亚通信的无线电技术来发挥eMTC的潜力，能与现有LTE网路共存，并扩展更广的覆盖范围，且能实现中等的资料传输速率，为物联网发展奠定重要里程碑。  

诺基亚通信韩国领导人Andrew Cope表示，2025年有近五百亿个联网装置，为了不断成长的物联网，该公司透过此实场测试成功地展示LTE成为物联网骨干的潜力。  

韩国电信资深副总裁兼网路策略部门领导人Chang Seok Seo指出，藉由解决限制物联网发展的障碍，该实场测试提供可靠平台来推动广泛的服务应用。而与诺基亚联手，能让韩国电信在韩国扮演开创物联网的重要角色。  

韩国电信和诺基亚日前进行业界第一个eMTC实场测试，欲经由电信通讯技术来驱动联网世界实现。这个实场测试以韩国电信的LTE网路进行(此网路利用诺基亚Flexi Multiradio 10基地台)，该eMTC仅使用20MHz LTE系统的1.4MHz，让其余的频谱能进行正常的LTE通讯。  

据了解，3GPP R13版本将从LTE-A迈向LTE-A Pro，eMTC是该版本的一个特色，其被认为是运行于1.4MHz频宽的LTE-M。与传统的LTE相比，eMTC能提供达1Mbit/s的资料速率，以及更佳的四倍覆盖范围，同时减少设备复杂性达80%，并能让更多资料丰富的感测器拥有低成本的联网，比方像农村地区LTE网路的环境监控或建筑物监控。  

另一方面，为抢攻物联网市场，诺基亚亦在2016年MWC上展示在多个垂直产业上不同的物联网产品组合，包括各种应用程式、平台、安全解决方案、连线解决方案和服务等，希望能于快速发展的物联网市场里，支援营运商和企业开发大量新应用和发展新业务模式，如图2所示。  


图2　诺基亚在2016年MWC上展示在多个垂直产业上不同的物联网产品组合，譬如应用程式与平台等。 图片来源：诺基亚
此外，该公司还推出“物联网社群”，希望助益应用程式开发人员和设备厂商在营运上的协作。  


图3　诺基亚策略长Kathrin Buvac表示，诺基亚与物联网合作夥伴正将相关技术扩展至车联网、智慧城市、数位医疗、虚拟实境等领域。
诺基亚策略长Kathrin Buvac(图3)表示，诺基亚与物联网生态系统的合作夥伴，正将相关技术扩展至车联网和无人机的行动联网、智慧城市的智慧停车系统、智慧家庭、数位医疗、虚拟实境和扩充实境、以及公共安全等领域。该公司的物联网解决方案组合可协助各产业数位化，范围涵盖垂直产业物联网的应用程式、云端平台、网路连线和各项服务。  

此外，诺基亚祭出“物联网社群”，是希望透过此社群来验证新业务模式，加速扩大该公司的物联网生态圈，同时藉由与设备商、应用厂商进行无线和设备认证，有助各领域厂商开发物联网。  

而为了插旗物联网M2M版图，诺基亚亦将支援三种3GPP的物联网无线技术，包括NB-IoT、EC-GSM和eMTC，来满足各式应用的不同连线要求。这些技术可帮助电信营运商提供低成本的网路连线、改善室内和农村地区的网路覆盖，以及延长物联网设备的电池续航力，来支援远端感测器和仪表。  

据悉，诺基亚的物联网解决方案有以下优势：包括多用户平台，其能协助营运商快速开发、部署新应用和业务模式；连线管理有益营运商管理暴增的感测器和设备连结，比方像SIM连接；此外，该公司也提供专为快速、远端部署设备、感测器、仪表或模组而设计的设备管理能力，并可支援现行所有物联网设备的管理标准。  

爱立信协力全球厂商　力拼蜂巢式LPWA技术商用  

不让诺基亚专美于前，爱立信为增进蜂巢式低功耗广域(LPWA)技术的商业化进展，在2016 MWC期间举办GSM协会的行动物联网计画大会，广邀全球超过三十家全球电信产业厂商与会，藉以加速开发该技术；同时也和众家晶片商、电信营运商共同展示蜂巢式LPWA技术和应用案例。  

此外，更预计于今年第二季携手AT&T、中国移动、Telstra等电信营运商业者，展开3GPP NB-IoT和LTE-M的概念性验证展示与现场测试。  

据了解，爱立信在MWC展会和来自不同产业的蜂巢式物联网生态系夥伴合作，共同推动蜂巢式LPWA技术在大规模物联网应用及商业化实现。现阶段，该公司已在现有蜂巢式网路基础上，建构安全且有效的多元物联网使用案例，来满足从智慧城市到穿戴式装置、水源品质或空气污染等环境监测的各种应用需求。  

在MWC上，该公司与多家夥伴进行3GPP窄频物联网、LTE-M与EC-EGPRS技术的现场展示，譬如与英特尔、AT&T联袂大秀NB-IoT和Cat-M的展示；以及与中国移动合作，展出利用NB-IoT技术的羊联网(Connected Sheep)/牲畜追踪应用案例，并与Orange协力展示利用EC-EGPRS技术的智慧农业应用。  

此外，还与Sequans合作展示蜂巢式物联网于智慧节点的应用案例、并和中国M2M模组供应商如Gemalto、Quectel，以及Sierra Wireless和美国电动联网机车与自行车供应商Mahindra GenZe等祭出多款物联网模组与装置。  

值得一提的是，爱立信之后也将联手AT&T、中国移动、Telstra、英特尔、高通、Sequans和Sierra Wireless等电信业者、晶片商和模组供应业者，共同进行NB-IoT与LTE-M的概念性验证展示与场域测试，藉以测试并验证各种应用案例，包括联网电动自行车、火灾侦测、牲畜追踪、智慧电网监测以及车辆与车队追踪。据了解，此NB-IoT和LTE-M的概念性验证展示预计于2016年第二季展开，实场测试则将在概念性验证完成后于2016年稍晚进行。  

除了布局蜂巢物联网之外，该公司也于会场展示其他物联网解决方案，譬如高效率的管理物联网网路。此类网路可直接连结5G系统的装置与透过毛细闸道(Capillary Gateway)与短距离无线电连结的装置结合。现场并展示支援大规模物联网的虚拟演进式封包核心网路(vEPC)。  

整体而言，随着晶片商、电信设备商积极投入NB-IoT和LTE-M开发，有助加快低功耗物联网和机器对机器通讯的时代火速成形，从而实现智慧城市、智慧电表等新兴应用。