現今無線通訊發展飛快，且應用觸角更開始拓展到各種物與物的連結。因此，即便4G網路還在持續擴展布建，5G標準大戰早已煙硝彌漫，特別是窄頻物聯網（NB-IoT）標準，已成為各方人馬積極布局的主戰場之一。

　　現今無線通訊發展飛快，全球無線通訊，發展得如火如荼，人們對于行動通訊、影音傳輸或終端應用的需求日與俱增，所到之處網路無所不在，因此即便4G還再持續擴展布建時，5G的世代也宣告即將到來，當中所含的商機更是無限。

　　在國內，經濟部預計6年后，國內通訊業產值可達2千億美元，因此為了迎接這龐大的通訊藍海，各國無不積極地要搶先一步占得先機，紛紛投入許多資源及研究，對于下一代5G通訊進行規劃和開發，想掌握其中的關鍵技術及專利，以提高被第叁代合作伙伴計畫（3rd Generation Partnership Project， 3GPP）標準採納的機會，俾助國內通訊相關產業未來的發展。

　　5G通訊性能大耀進

　　在產業發展迅速的情況下，用戶端的各樣應用也隨之增加，在面對全球用戶對于數據傳輸與網路容量需求越來越高的狀況下，5G網路便因應而生，3GPP的5G相關的標準技術預計將在2016定案，在2020年預估相關產品將可步入商用階段。在其未來發展，不僅需要大的傳輸速率，并且還要比現今大以數倍的連結數，全球將走入萬物皆聯網的時代（圖1）。

　　圖1　5G發展趨勢

　　知名諮詢機構麥肯錫指出，2025年物聯網（IoT）的應用產值將達到11.1兆美元，5G提出低延遲、高傳輸、低耗能、大連結等特性，5G行動通訊預計在2020年全球將有500億個終端產品具備上網功能，整體系統容量（Capacity）需求也較4G增加1000倍以上，并且其傳輸延遲必須小于1毫秒（ms），因此下一代5G通訊的效能提升及技術挑戰勢必比先前更加嚴峻。

　　隨著智慧電錶、智慧家電、智慧工廠、可穿載設備這些應用型終端的大量出現，越來越多的工作和生活都須要透過智慧終端來解決，對此，高密度的連結及降低終端成本需求變得越來越大，必要有新的技術來因應這樣的需求。

　　5G關鍵技術剖析

　　在5G未來發展，不僅需要大的傳輸速率，并且還要比現今大以數倍的連結數，全球將走入萬物皆聯網的時代，在3GPP首先提出機器對機器（M2M）/機器類型通訊（Machine Type Communication， MTC），其設計的目標主要有更低的設備成本、更低的功耗、更大的覆蓋率和支援大量的設備連線，但外界多數認為這只是一 個過渡階段的版本，因為其功耗和建置成本還是過高，對于需要更低功耗及更大量的連結數的應用來說，其還是不夠為一可使用的技術，因此3GPP在R13提出一種更低傳輸資料量，更低的設備成本、更廣覆蓋率的技術，稱做NB-IoT（Narrowband-Internet of Thing），其最大的傳輸資料量為200kbit/s，頻寬也降至200kHz，并且其覆蓋率可在提升數倍，因此各主流電信營運商無不極力支持此技術（表1）。

　　NB-IoT搶進物聯網藍海

　　物聯網已發展多年，各式的應用及技術都相繼被提出，如LoRa和SIGFOX，也都強調低功耗以及廣大覆蓋率的需求，但由于LoRa及SIGFOX使用非授權頻譜，因此代表不管任何人皆可使用此頻段，也形成許多不可控制的干擾問題，這變成在使用上非常不可靠，因此全球各大電信營運商傾向支持3GPP所提出之NB-IoT的技術，由于其使用授權頻段，并且可以在塬本的蜂巢式網路設備上快速部署NB-IoT的建置，對營運商而言便可以節省布建成本及快速整合塬有長程演進計畫（LTE）網路，因此可以預見未來NB-IoT將為全球主流電信商所推行的方向。

　　NB-IoT為一低功耗廣域網路（Low Power Wide Area，LPWA）的技術，其特點便是極低的功耗和廣大的覆蓋率及龐大的連結數，其裝置覆蓋範圍可以提升20dB，并且電池壽命可以超過10年以上，每個NB-IoT載波最多可支援二十萬個連結，而且根據容量需求，可以透過增加更多載波來擴大規模，使單一基地臺便能支援數百萬個物聯網連結。

　　在NB-IoT的設計上有幾項目標，一為提升涵蓋率，可以藉由降低編碼率（Coding Rate）來提升訊號的可靠性，進而使訊號強度微弱時，依舊能夠正確解調，達到提高覆蓋率的目的，另外為要大幅提升電池使用週期，其發送的能量最大為23dBm，約為200毫瓦（mW），還有為降低終端的復雜度，因此其調變上使用恆定包絡（Constant Envelope）的方式，可以使功率放大器（Power Amplifier， PA）運作于飽和區間，讓傳送端有更好的使用效率，在實體層設計上，也可以簡化部分元件，使復雜度降低，還有為減少系統頻寬，其頻寬設計在200kHz，因為在物聯網上不需要這么高的傳輸速率，所以便不需要這么大的頻譜，在使用上也能夠更彈性地分配，而還有一個重要設計目標就是要大幅的提升系統容量，使得大量的終端能夠同時連結，其中一種方法為可以使子載波區間更小，使得在頻譜資源分配上能夠更加的彈性，切出更多子載波分配給更多的終端。

　　NB-IoT在頻譜上有叁種布建方式，第一種為單獨布建（Standalone），此種布建方式為使用獨立或全球行動通訊系統（GSM）的頻譜，彼此不會互相干擾，是最單純的布建方式，但需要一段自己的頻譜。第二種是使用保護頻段（Guard Band）來布建，利用LTE頻譜邊緣保護頻段，訊號強度較弱的部分布建，優點是不需要一段自己的頻譜，缺點是可能發生與LTE系統干擾問題。

　　而第叁種是在現行運作頻段內布建（In Band），部署情境如圖2所示，在使用的頻譜則選擇在低頻段上，像是700MHz、800MHz、900MHz等，因為在低頻段能有更廣的覆蓋率，并且有較好的傳波特性，對于室內環境可以有更深的滲透率。

　　圖2　NB-IoT叁種部署情境 圖片來源：NB-IoT enabling new business opportunities， 華為

　　然而，目前3GPP所提出之NB-IoT也包含各項不同的技術，目前主要可分為兩個方向，一為由諾基亞（Nokia）、愛利信（Ericsson）和英特爾（Intel）等陣營支持的NB-LTE（Narrowband-LTE）以及華為和Vodafone支持的NB-CIoT（Narrowband-Cellular IoT），兩種技術對于營運商最大的差別在于其可以在現有的LTE環境中，有多少可以重新使用于物聯網的應用中。

　　在NB-LTE幾乎可與目前現行的LTE設備相容，但NB-CIoT可說是一個重新設計的技術，須要建構新的晶片，但在其涵蓋率可望更加地提升，設備成本也更為降低，因此兩個技術可說各有千秋，下面將對兩個技術做一概述。