满足机器对机器传输需求 各类无线通讯技术争鸣

IBM推动长距离无线通讯技术LoRa，传输距离最远可达20公里。Semtech Corporation

物联网发展正炽，各种无线标准竞相争夺市场地盘，例如蓝牙低功耗、Wi-Fi、近距离无线通讯(NFC)、ZigBee、Z-Wave和IPv6，以及长程演进计划(LTE)等。

各种技术各有特性及优势，目前尚未出现独大独尊的局面，因此如何朝向标准化平台发展，并且以更有效率的方式串连不同的通讯技术，进而发展出技术兼容、易扩充且低成本的连线方案，将是相关业界的重大课题，如此才能因应物联网的日渐扩大及普及。

有监于此，由Google收购的Nest Lab、三星、ARM、飞思卡尔(Freescale)、Silicon Labs、Big Ass Fans、Yale Security等科技业者已组成Thread标准联盟(Thread Group)，目标是加速制定可兼容多种低功耗无线连接技术的网络协定。Thread联盟的做法是建立一个支持IPv6、6LoWPAN的统一标准平台，以网状网络支持多达250个装置或甚至更多。

现有无线通讯协议待整合

Thread联盟的诉求重点在于实现真正的联网家庭，希望能解决现有无线通讯协议缺乏互操作性、高功耗且安全性不足的问题，让家庭智能联网装置可以在一个新的低功耗、专为物联网所设计的网络架构下互相沟通。

综观目前常见用于智能家庭网络的无线技术，包括Wi-Fi、Z-wave、蓝牙低功耗、Zigbee，似乎都有不同的问题存在。其中，ZigBee的问题在于无法建立统一标准化的架构，导致装置会有不兼容的问题；低功耗蓝牙则非真正的网状网络；Z-wave由一家特定厂商独有；至于最常见的Wi-Fi则由于原始目的是针对较大的数据量传输所设计，因此较为耗电。

Thread联盟推动互通网络架构

透过Thread方案，智能家庭内部的各种通讯技术能更紧密的融合。一方面可提供ZigBee传输方案，以减轻低数据量、常时连线的应用功耗负担；另一方面又可利用Wi-Fi支持需高带宽、高速传输的应用。甚至系统整合商能利用高带宽及高稳定性的以太网络(Ethernet)连结家庭与云端，构成更具弹性和使用效益的家庭网络。

针对家庭联网需求，Thread联盟成员之一的Silicon Labs已率先发布Beta版Thread软件和协定堆叠，此Thread产品可桥接基于不同媒体存取控制层(MAC)、实体层(PHY)设计的有线或无线通讯方案，并给予每一个装置IP位址，让装置对装置(D2D)通讯不需透过闸道器，如此能简化传输流程。

值得一提的是，Thread的网络协议是针对部分的网络架构；AllSeen、OIC等物联网联盟则是针对应用层推动共通标准，两者诉求不同，也意谓未来将有合作空间。

Zigbee 3.0解决版本各异的问题

除了Thread联盟的努力外，ZigBee联盟也针对各式装置使用不同ZigBee版本标准的问题提供解方，推出新无线连结标准「ZigBee 3.0」以进攻物联网市场，此版本诉求各应用间的高互通性，并强调低功耗、安全的数据传输特性。ZigBee 3.0正在测试阶段，包括克罗格(Kroger)、Legrand、恩智浦(NXP)、飞利浦(Philips)、Silicon Labs及德州仪器(TI)等联盟成员，皆积极参与新标准的发展测试过程，目前暂定标准已可供ZigBee联盟成员使用。

ZigBee 3.0采用运作在2.4GHz频段的IEEE 802.15.4标准，利用ZigBee Pro网络规格让低耗电、小型装置相互沟通，藉由网状、安全、低功耗的特性让产品开发商省掉装置连结的烦恼。目前ZigBee所支持的家庭自动化和连结照明应用都兼容于新版连结标准。

基本上，联网装置的高度互通性需要仰赖网络各层——尤其是应用层——的标准化，如此才能提高用户的使用意愿。ZigBee 3.0能支持家庭自动化、照明能源管理、智能应用、安全、传感器及健康监控等智能装置，也就是说该标准不再只针对单一应用进行连结，而是整合上述应用，让不同装置间可以相互传送及接收数据。

Thread联盟和Zigbee 3.0主要诉求智能家庭物联网的应用，而如果跨出家庭，当物联网范围扩及整个城市时，则势必要采用长距离无线通讯技术，才能实现智能城市的愿景。截至目前为止，4G移动网络仍然是推动智能城市发展的主流技术，然而若全面进入物联网时代，则仅靠4G网络来处理至少数十亿个机器与机器间的连结，高成本及高带宽将形成重大挑战。

LoRa串联智能城市的物联网

针对上述问题，IBM近期发布的新物联网通讯技术LoRa，或许能带来解答。不同于现有4G网络技术是针对大量数据且长距离传输，或是Wi-Fi、蓝牙等是针对大量数据且短距离传输，LoRa无线传输技术则是用在小量数据且长距离传输的用途，可用来满足大量机器与机器设备间的线上无线传输应用需求。

再者，由于LoRa使用以展频为基础的调变方式，因此可解调低于20 dB的噪音准位信号，这确保了高灵敏度、可靠的网络连接，同时可提高网络效率并消除干扰。而相较于网状网络，LoRaWAN协定的星形拓扑结构可消除同步时的额外时耗和跳频，因此能降低功耗并允许多个合并应用程序在网络上执行。

LoRa传输距离最远可达20公里，传输速率可维持在每秒300bits至50kb之间，具备低功耗、低成本的特性，靠着内建电池可持续使用超过10年，这些特性能大幅降低物联网数据传输的使用与维护成本，如此一来，许多基础建设都能透过这样的无线技术，以较低的成本达到线上离的连结。

根据IBM在纽约市曼哈顿下城区所进行的实际布建，采用LoRa技术，仅需设置7个闸道器就可打造出一个完全覆盖30平方公里街道范围的物联无线传感网络，可将范围内所有物联设备相连。IBM也已针对LoRa技术推出线上信号管理与控制端至端解决方案LRSC(Long Range Signal & Control)，可以有效降低基础设施的成本。此外，Microchip Technology也已推出采用LoRa技术、符合低数据速率无线网络标准的首款模块系列产品。

物联网正在起飞阶段，未来会发展成什麽模样还是未定之数，因此目前各类无线网络通讯技术都还有各自的发挥空间，从各个物联网联盟成员的有所重叠，便可得知业界正积极尝试采用各种技术方案来满足物联网的各类需求。不过，可以肯定的是，物联网各种网通技术的串联及共通架构标准的建立，将是物联网快速普及的关键所在。