一、各國智慧城市開始發(fā)起城市物聯(lián)網(wǎng)實驗計劃
城市伴隨著經(jīng)濟與科技發(fā)展歷經(jīng)多次變革，現(xiàn)今所談?wù)摰闹腔鄢鞘袃?nèi)涵相較于早期信息城市(Information City)、數(shù)字城市(Digital City)及無所不在城市(Ubiquitous City)的概念早已大不相同。今日的智慧城市強調(diào)廣泛使用信息與通訊技術(shù)，感知各種人、事、物數(shù)據(jù)，并利用無縫的網(wǎng)絡(luò)傳輸至云端進行數(shù)據(jù)分析等，以達到城市永續(xù)發(fā)展、改善人民生活質(zhì)量與創(chuàng)造經(jīng)濟發(fā)展。然而，城市的智慧化需要倚賴各種物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來協(xié)助數(shù)據(jù)傳輸，但目前的困擾是多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)采用WiFi、Zigbee等短距離傳輸，但這些技術(shù)覆蓋范圍小且組網(wǎng)復(fù)雜度高，不僅需要支付大量網(wǎng)關(guān)建設(shè)費用，還得負責(zé)多臺設(shè)備維護成本。又或者選擇利用傳統(tǒng)2G/3G網(wǎng)絡(luò)來做物聯(lián)網(wǎng)M2M傳輸，但也不滿足物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備低功耗、低成本的要求。
近年來各國智慧城市開始發(fā)起城市物聯(lián)網(wǎng)實驗計劃，推出適合城市物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)(Low Power Wide Area Network;簡稱LPWAN)，可提供低功耗、長距離、易布建、低成本與高可靠的優(yōu)化的解決方案，被視為城市物聯(lián)網(wǎng)不可或缺的通訊技術(shù)。2014年英國的米爾頓凱恩斯發(fā)起全球第一次基于LPWAN大規(guī)模的物聯(lián)網(wǎng)專屬網(wǎng)絡(luò)，吸引英國電信(BT)、華為、Samsung等大廠加入實驗計劃。2015年4月瑞士的Swisscom于蘇黎世、日內(nèi)瓦也成功建設(shè)LPWAN來尋求最佳能源效率的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。身為亞洲科技重鎮(zhèn)的臺北也于2016年打造亞太第一個基于LPWAN城市級物聯(lián)網(wǎng)實驗平臺，提供新創(chuàng)或開發(fā)團隊來申請利用，進行連接傳感器、創(chuàng)新實驗等，加速智慧城市應(yīng)用的創(chuàng)新。根據(jù)GSMA的預(yù)測2018年采用LPWAN連網(wǎng)的終端數(shù)將達10億臺，2022年則成長至超過50億臺且物聯(lián)網(wǎng)營運商市場可超過130億美元，包含：連接費用與附加價值服務(wù)(如：系統(tǒng)整合、安全與數(shù)據(jù)分析等)。
二、新興低功耗廣域網(wǎng)的技術(shù)特性與應(yīng)用
目前新興低功耗廣域網(wǎng)大約可分為兩大陣營，其一為采用ISM(Industrial Scientific Medical)的免授權(quán)頻譜陣營，如：Sigfox(NTT Docomo、SK Telecom、GDF Suez、Air Liquide、Elliott Management等投資)、LoRa聯(lián)盟(IBM、Semtech、Actility、Cisco等組成)、Weightless(Accenture、ARM等組成)、Wi-Fi HaLow等新生態(tài)系統(tǒng)為代表，尤其是Sigfox、LoRa、Weightless等不僅技術(shù)已逐步成熟而且不乏國際大廠支持。其二為多數(shù)電信運營商擁護的NB-IOT，最大優(yōu)勢是基礎(chǔ)設(shè)施已經(jīng)布署完成，大部分的LTE基站可直接支持升級，因此多半電信商、電信設(shè)備商因技術(shù)平臺遷移策略容易而樂于支持該技術(shù)，如：AT&T、Vodafone、Deutsche Telekom、Etisalat、華為、中國移動、LG Uplus、Telefonica、Ericsson、Nokia、Qualcomm等。
上述兩大陣營瞄準的價值的目標在于打造一個具備長距離、大連結(jié)、易布建、超低功耗與低成本的無線網(wǎng)絡(luò)，而且采用的頻段多鎖定在Sub-1GHz，例如：LoRa鎖定支援頻段為150 MHz、433 MHz、850-1GHz，Sigfox鎖定支持頻段為902 MHz(美國)、868 MHz(歐洲)，Weightless鎖定支持頻段為White Space(700 MHz)，IEEE 802.11ah鎖定支援頻段為900 MHz，Narrowband IoT(簡稱NB-IoT)鎖定3GPP所訂定的LTE頻段(1GHz以下為主)，傳輸距離則可達5-40公里，主要依據(jù)實際場域、建筑物及地形高低起伏等情況而有所差距;根據(jù)IBM的建設(shè)LoRa經(jīng)驗，曼哈頓下城區(qū)(Lower Manhattan)范圍約為30平方公里，僅需要7個基地臺就可覆蓋全區(qū)，若是以整個臺北市為例，僅需要12個基地臺即可達100%覆蓋，而且具備大連結(jié)的特性使得1個基地臺最多可支持上百萬個節(jié)點，因此相較于傳統(tǒng)的短距離傳輸方案可大幅降低布建成本。
此外，LPWAN亦具備低功耗特性，未來傳感器采用此技術(shù)后電池壽命可達10年，可節(jié)約電源消耗與維護成本，避免需要時常更新設(shè)備電池問題，適合長時間使用與大規(guī)模布建的城市網(wǎng)絡(luò)。而且LPWAN網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量(Throughput)通常為幾百bit/s或更少，芯片架構(gòu)主要支持小數(shù)據(jù)的傳輸為主，主要訴求轉(zhuǎn)而朝向更簡化、更低數(shù)據(jù)吞吐量、更小內(nèi)存，因此具備低成本優(yōu)勢，預(yù)期Radio芯片成本未來有機會降至2美元以下。上述的特性可打造眾多新興智慧城市應(yīng)用，列舉如下：