窄頻物聯(lián)網(wǎng)(NB-IoT)成物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵推手。NB-IoT承接過去蜂巢式技術(shù)優(yōu)勢，無論在數(shù)據(jù)安全性、建設(shè)網(wǎng)絡(luò)成本和網(wǎng)絡(luò)覆蓋皆具備很強的優(yōu)越性，備受廠商關(guān)注，但其背后卻隱藏一些既有挑戰(zhàn)有待克服，本文提出五大考慮因素，協(xié)助廠商“錢”進商機。

許多通訊服務(wù)供貨商都認為，NB-IoT將改變物聯(lián)網(wǎng)市場的游戲規(guī)則。為確保窄頻物聯(lián)網(wǎng)的部署成功，通訊服務(wù)供貨商的技術(shù)策略規(guī)劃人員必須先克服頻譜、架構(gòu)、窄頻物聯(lián)網(wǎng)芯片定價與生態(tài)系統(tǒng)成熟度相關(guān)的諸多挑戰(zhàn)。

通訊服務(wù)供貨商(CSP)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供貨商所遭遇的挑戰(zhàn)之一，就是如何在語音、數(shù)據(jù)通訊服務(wù)等既有通訊承載(Communications Bearer)業(yè)務(wù)以外找到新的營收來源。物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的快速成長為通訊服務(wù)供貨商提供了大好機會，成為大部分通訊服務(wù)供貨商戰(zhàn)略計劃里優(yōu)先項目之一。

有越來越多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需要超長的裝置電池續(xù)航力、低帶寬、深度覆蓋范圍、低成本大規(guī)模，還有非經(jīng)常性數(shù)據(jù)傳輸。這也是為什么在過去幾年間，低功耗廣域網(wǎng)(LPWA)這種新興的物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機技術(shù)能夠逐漸崛起。這個領(lǐng)域里有很多由不同私人企業(yè)、集團、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)機構(gòu)與聯(lián)盟所發(fā)起的技術(shù)競爭，不過Gartner認為只有幾項技術(shù)會成功。在現(xiàn)今的市場中，許多LPWA是私有網(wǎng)絡(luò)，在無人管理的公用頻譜下運作，因此無法保證服務(wù)質(zhì)量(QoS)，加上并未實行用戶識別模塊(SIM)的概念，因此安全性較低。

窄頻物聯(lián)網(wǎng)是一種用戶許可證頻譜的LPWA無線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，自從2016年6月列入第三代合作伙伴計劃(3GPP) R13規(guī)格(又稱LTE Advanced Pro)后，很快就獲得通訊服務(wù)供貨商支持。它有如下幾種特色特別吸引通訊服務(wù)供貨商：

►窄頻物聯(lián)網(wǎng)是在受規(guī)范的授權(quán)頻譜下運作，可保證服務(wù)質(zhì)量。

►窄頻物聯(lián)網(wǎng)利用既有架構(gòu)且支持來自既有LTE網(wǎng)絡(luò)的軟件更新，可將資本支出(Capex)降至最低，并縮短產(chǎn)品上市所需時間，而且能利用既有的營運、管理與維護流程與資源。

►窄頻物聯(lián)網(wǎng)用戶許可證頻譜以及經(jīng)過3GPP核可的標(biāo)準(zhǔn)，能以LTE為基礎(chǔ)提供安全防護及頻譜效率。

►窄頻物聯(lián)網(wǎng)是窄頻5G的基礎(chǔ)，可演化升級為5G技術(shù)。

最重要的是這種技術(shù)可受通訊服務(wù)供貨商的控制，能協(xié)助通訊服務(wù)供貨商收復(fù)被私有LPWA存取技術(shù)搶占的市場。

雖然3GPP正式確立窄頻物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)后曾有過幾次商用發(fā)表和測試，但和其他新興技術(shù)一樣，通訊服務(wù)供貨商的技術(shù)策略規(guī)劃人員在確保窄頻物聯(lián)網(wǎng)順利部署并符合成本效益方面，仍然面臨諸多挑戰(zhàn)(圖1)。

圖1 部署窄頻物聯(lián)網(wǎng)的五大考慮因素

四大NB-IoT使用案例

LPWA網(wǎng)絡(luò)適合需要深度/廣泛覆蓋范圍、低功耗與大量裝置聯(lián)機(Massive Connections)等條件的服務(wù)。窄頻物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特色(詳見圖2)，讓它成為最適合LPWA部署的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)之一。通訊服務(wù)供貨商必須了解物聯(lián)網(wǎng)市場的技術(shù)區(qū)隔類別，理解窄頻物聯(lián)網(wǎng)并不能解決所有跟“聯(lián)網(wǎng)對象”有關(guān)的問題。通訊服務(wù)供貨商的技術(shù)策略規(guī)劃人員必須與業(yè)務(wù)伙伴緊密合作，找出窄頻物聯(lián)網(wǎng)在整體產(chǎn)業(yè)鏈能帶來的加值空間。

圖2 窄頻物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的特色

窄頻物聯(lián)網(wǎng)所支持的各種服務(wù)與應(yīng)用可分為以下四個類別：家電用品、個人科技、公共服務(wù)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用

選擇適合頻譜與部署方法　NB-IoT聯(lián)網(wǎng)可靠度有保障

要成功部署窄頻物聯(lián)網(wǎng)，第一步就是選擇正確的頻譜及部署方法。窄頻物聯(lián)網(wǎng)裝置可彈性運用于任何場所，也可以在任何一種舊版LTE系統(tǒng)下進行排程，與其他裝置分享容量和行動通訊基地臺(Cell-site)資源。這樣的彈性能提供通訊服務(wù)供貨商相當(dāng)大的空間，可根據(jù)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)狀況選擇正確的頻段與部署方式。但另一方面，頻段碎片化(Frequency Fragmentation)也帶來新的挑戰(zhàn)。

為窄頻物聯(lián)網(wǎng)選擇頻段與頻率并不是一件難事，但必須非常小心處理。做出正確決定的主要考慮包括頻譜可用性、需要的覆蓋范圍/容量、產(chǎn)品上市所需時間、生態(tài)系統(tǒng)成熟度，還有就是對既有行動寬帶(MBB)流量及質(zhì)量可能帶來的沖擊。由于窄頻物聯(lián)網(wǎng)主要的優(yōu)點之一就是覆蓋范圍更廣更深，Gartner建議采用“sub 1GHz”之類的低頻，因為它們具有良好的傳播與室內(nèi)穿透特性。sub 1GHz類別里最受歡迎的頻段包括700MHz、800MHz以及900MHz，因為有相當(dāng)多使用通用行動通訊系統(tǒng)(Universal Mobile Telecommunications System)與LTE技術(shù)的商用網(wǎng)絡(luò)，目前都采用這些頻段。除了龐大完備的生態(tài)系統(tǒng)，通訊服務(wù)供貨商還有現(xiàn)成的網(wǎng)絡(luò)可用。

除了sub 1GHz，英國、中國、澳洲與新加坡也有部分通訊服務(wù)供貨商，計劃在1800MHz、2.1GHz等較高頻的頻段建置窄頻物聯(lián)網(wǎng)，主要原因多半是服務(wù)商已在這些頻段達到相當(dāng)良好的LTE覆蓋率，只要犧牲一點點覆蓋率，就能利用既有的LTE建置快速推出窄頻物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

窄頻物聯(lián)網(wǎng)端點通常受限于內(nèi)存、儲存與運算資源。在這些限制下如何支持復(fù)雜且不斷演化的安全運算法便成為一大挑戰(zhàn)，因為這不僅需要更短的CPU周期，還倚賴更強的處理能力。此外，大部分窄頻物聯(lián)網(wǎng)端點的壽命也超越加密有效期。這些潛在的安全漏洞會增加裝置的弱點，容易成為黑客的目標(biāo)。各大芯片組廠商將在模塊中整合各種不同的防護機制，通訊服務(wù)供貨商在選擇裝置供貨商時必須留意這一點。

另一個潛在的安全疑慮則是與“訊號風(fēng)暴”(Signaling Storm)有關(guān)，也就是由于控制層(Control Plane)訊號造成移動核心超載，特定類別的窄頻物聯(lián)網(wǎng)端點具有小規(guī)模頻繁通訊叢發(fā)(Communication Burst)的特性。這樣的流量模式不同于LTE網(wǎng)絡(luò)為一般智能手機設(shè)計的使用模式，當(dāng)裝置從閑置轉(zhuǎn)換為聯(lián)網(wǎng)狀態(tài)時，如此頻繁的流量叢發(fā)可能導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部出現(xiàn)大量訊號。

此外，異常的移動應(yīng)用程序也是造成訊號風(fēng)暴的主因之一。舉例來說，特定的窄頻物聯(lián)網(wǎng)裝置會根據(jù)預(yù)先設(shè)定的間隔時間傳送或接收流量。當(dāng)大量裝置同時運作時，便可能造成訊號與數(shù)據(jù)流量同時達到尖峰，進而影響核心網(wǎng)絡(luò)。另一個類似狀況則是當(dāng)外部事件啟動大量裝置，并開始回報或進行通訊時，造成控制層訊號超載。

雖然3GPP已在R13規(guī)格中定義了幾種主要的安全方法，通訊服務(wù)供貨商還是必須進行服務(wù)開通與配置工作。通訊服務(wù)供貨商加速采用窄頻物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的時候，必須了解可能面臨的各種潛在攻擊。他們所采用的技術(shù)，必須要能提供全面性資源，以主動保護并強化系統(tǒng)。

最后，為了讓通訊服務(wù)供貨商的IT營運及網(wǎng)絡(luò)達到現(xiàn)代化，Gartner也提供了如下幾點建議給技術(shù)策略規(guī)劃人員：

1.與業(yè)務(wù)伙伴就窄頻物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機的應(yīng)用緊密合作，想清楚哪些市場與應(yīng)用是他們鎖定的目標(biāo)。

2.計劃要有靈活性，在分配頻譜和考慮建置方法時，要選擇能透過既有LTE基礎(chǔ)建設(shè)進行軟件升級者。與相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商密切合作，并盡量減少硬件替換以降低資本支出。

3.慎選商用發(fā)表的時機，密切留意廠商的產(chǎn)品開發(fā)計劃和其他通訊服務(wù)供貨商的窄頻物聯(lián)網(wǎng)計劃。立即著手進行窄頻物聯(lián)網(wǎng)的先導(dǎo)測試與實驗計劃，以收復(fù)被LoRa、Sigfox等專用LPWA存取技術(shù)搶占的市場。

4.透過成立測試實驗室等營銷與教育方面的投資來推廣窄頻物聯(lián)網(wǎng)，打造窄頻物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)生態(tài)系統(tǒng)，促進伙伴之間的合作。

5.評估采用窄頻物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)后會有哪些潛在的安全漏洞，采用能提供全面性資源的技術(shù)，以主動保護并強化系統(tǒng)。