授權頻段 VS 免授權頻段｜三項條件選出最適合的LPWAN
IoT網路世界分成兩大派，一是Licensed (授權頻段)二是Unlicensed(免授權頻段)，你要站哪一派！
我曾經在5G文章中分享(還沒看過的請點這裡！)，5G對於物聯網來說只是千萬種網路的選擇之一，如果情境是無人駕駛，那5G是最棒選擇！但如果只是農場中測水質應用，那真是殺雞用牛刀。
不是全部物聯網應用都一定需要高速、大頻寬，也沒哪個網路一定適合所有應用情境 (除非不計較成本啦)。5G就屬於Licensed派，因為要保持優秀穩定的高速、低延遲的品質，相對劣勢是非常耗能。如果今天的應用在速度、延遲需求不高，反而是成本要求較高，則LPWAN( Low-Power Wide-Area Network，低功率廣域網路 )系列網路就佔上風了！
LPWAN 有相當多選擇，我們在5G那篇文章中有提到NB-IoT, Sigfox, LoRa，也有沒提到的Cat-M1，都有各自擁護者！那你會疑惑說：「這麼多選擇，到底哪個好、我的應用又適合哪一種？」。今天，讓我們聚焦在四種主流的LPWAN ( NB-IoT, Sigfox, LoRa, Cat-M1) 來談談其中優劣及如何選擇最適合的LPWAN！
授權頻段 VS 免授權頻段
談及LPWAN一定要先知道無線網路技術，無線網路是利用電磁波頻段來進行各種資訊交換，不同頻率電磁波又決定了不同的特性及應用，其中頻段又分為「授權頻段」與「免授權頻段」。
「授權頻段」顧名思義是指給予指定網路專屬的通道，其他網路不能使用，屬於電信商的使用頻段，因此傳輸的穩定性較高且可直接部署在2G/3G/4G的基地台上，透過韌體更新方式直接升級。授權頻段之網路無論在傳輸品質、數據安全、穩定性、導入速度都有更高的品質，但也因為授權頻段需要取得許可證及費用，成本就相對較高。
「免授權頻段」則是採用ISM頻段（Industrial Scientific Medical Band），這是一般是各國開放給工業、科學及醫學機構使用，或是相同頻段有兩家以上營運商使用。優勢在於無須許可證及費用，只需要遵守一定的發射功率，不要干擾到其他頻段即可，缺點則是會有穩定性不高，容易受干擾(畢竟有很多家一起使用相同通道，難免擠些)。
在LPWAN中NB-IoT, Cat-M1屬於授權頻段、Sigfox, LoRa則屬於免授權頻段。這四項IoT網路都具有低耗能與低成本及更廣域的特性，我們可以利用其他兩項條件來輔助判斷最適合你的LPWAN！
一、傳輸距離：影響應用場域的範圍
二、寬頻窄頻：影響單次可傳之訊息封包大小，頻寬越高可傳封包越大
授權頻段: NB-IoT VS Cat-M1
- 比較一|傳輸距離：NB-IoT 和 Cat-M1都可以實現自己傳輸網路上雲，因此只要基地台可以服務到的地方及可實現網路傳輸上雲
- 比較二|訊號頻寬：NB-IoT支援180 kHz ~200 kHz訊號頻寬、Cat-M1支援1.4 MHz訊號頻寬
NB-IoT (窄帶物聯網, Narrow Band -Internet of Things)又稱 LTE-M，是由3GPP負責制定標準。NB-IoT支援頻段是屬於低頻寬的180 kHz ~200 kHz，因此在晶片設計複雜性成本上都要比Cat-M1來的低。NB-IoT優勢是覆蓋範圍廣（已超過4G的）且相當省電，雖然傳輸速度僅能達到250 kbs，但傳輸數值也相當夠用了，缺點是因為不能在基地台之間無縫切換，所以在移動性上表現較差。最常使用在智慧三錶、智慧停車場、智慧路燈等固定位置、少量封包傳輸的設備、非即時的資料傳輸應用。
Cat-M1 (又稱LTE Cat-M1)也同樣由3GPP負責制定標準，使用第二代LTE晶片，支援1.4 MHz的頻段，傳輸速度快於NB-IoT最高可以達到 1 Mbps，並且支援語音通話。Cat-M1的最大優勢是可以在不同基地台之間持續無縫切換訊號，因此在定位上和移動性表現都比NB-IoT優秀，因此適合應用在資產追蹤、穿戴式裝置等有移動需求的情境。
選擇「授權頻段」好處是傳輸品質較穩較快，而NB-IoT和Cat-M1 除了各自擁有的優勢之外，還可以透過現有的LTE ( 2G/3G )網路基地台直接升級韌體版本，這對電信營運商來說是一大福音，達到低耗能的省電優勢，同時也降低前期部署的成本。
免授權頻段: Sigfox VS LoRa
LoRa 和 Sigfox都屬於市場看好的免授權頻段網路技術，兩者在市場定位、技術能力也非常相似，也都有限制一天的傳輸次數，那到底該怎麼選擇呢？
- 比較一|傳輸距離：LoRa 最遠可傳 20 Km、Sigfox 最遠可傳 50 Km。
- 比較二|訊號頻寬：LoRa支援7.8 kHz ~500 kHz訊號頻寬，採星狀拓樸。Sigfox支援200 kHz頻寬，屬於超窄頻，也是採星狀拓樸。
Sigfox採用全球網路佈建方式，數據會先尋找離終端硬體最近的Sigfox基地台並藉由基地台發送到Sigfox雲平台，適合跨國公司應用。LoRa也同樣採星狀拓樸方式傳輸，不同的是各終端節點會先一對一發送資訊到閘道器(Gateway)，在透過閘道器連接網路 至雲端。對用戶來說Sigfox具有完整的平台方案，可直接使用先有的解決方案，不需要再花時間自建平台。反之雖然LoRa需要自建雲平台才能夠讓時間IoT讓終端設備相互溝通，但卻也免除數據會經過但第三方服務資安的疑慮，同時雖然LoRa可傳輸的距離較短，但穿透力比較強，且也因為支援頻寬大於SigFox，因此傳輸封包也比SigFox大，因此在室內或遮蔽物較多的場域，相較Sigfox，LoRa會比較合適。
回歸選擇，應用需求！
回到最初衷，LPWAN的出現是為了解決物聯網應用在大量設備散落世界各地時，以最有效率、符合經濟效益的方式有效管理這些設備。因此，全必須要看所在場域及應用需求，如果有需要，甚至可以混合一種以上的LPWAN運用！譬如LoRa+ 4G，所有終端設備利用LoRa優勢傳到LoRa閘道器儲存，之後在定時透過4G傳到雲端，既可以維持低耗電長距的優勢，又可以確保數據在傳輸雲端的過程不受其他網路干擾。如同手機使用4G+Wifi混合運用，一般情況下依靠4G接收網路，一但進入有Wifi的環境下，則自動切換到Wifi模式，使手機可以在相同使用品質下以節能省電的方式運行。
物聯網的世界是複雜卻以單純，最終都是希望讓我們生活的城市可以更安全、更有效率，歸功於各領域專家及廠商，讓市場有更多技術選擇，加速整個產業發展，達到設備與設備之間相互自主溝通(M2M, Machine to Machine )，進而讓城市更智慧，人們生活更安全便利。讓我們一起期待這個產業發展吧！
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