《掌握AI + 6G無線行動通訊網路 —— 超高速、零延遲、智慧城市全攻略 🌐》
59/100 📌 第 6 周：無線協定與流程 -規範裝置與網路如何連線、傳輸與切換。
59. NB-IoT / LTE-M 🌐
為物聯網量身打造的協定！
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🎯 單元導讀
隨著物聯網（IoT）的爆發，傳統 LTE/5G 網路並不適合所有裝置：
• 智慧電表、水錶 → 每天只傳幾次數據，低功耗最重要。
• 物流追蹤 → 要便宜、覆蓋廣，不需高速。
• 智慧穿戴 → 要支援語音/即時訊息，但電池要能撐好幾天。
這時候，NB-IoT（Narrowband IoT） 和 LTE-M（LTE-Machine Type Communication，也叫 eMTC） 應運而生，專門為 低速率、大量連線、長電池壽命 的 IoT 設備設計。
👉 一句話：NB-IoT 與 LTE-M 是 LTE 家族的 IoT 特化分支，強調廣覆蓋、低功耗、低成本，讓「萬物互聯」成真。
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🧠 一、NB-IoT 的特點
1️⃣ 窄頻設計 → 僅需 180 kHz 頻寬（1 個 LTE 資源塊）。
2️⃣ 深度覆蓋 → 增強鏈路預算，可深入地下室、管道。
3️⃣ 低成本模組 → 簡化天線與射頻，適合大規模部署。
4️⃣ 長電池壽命 → PSM（Power Saving Mode）、eDRX（延長休眠週期），電池可撐 5-10 年。
5️⃣ 應用場景 → 智慧電表、水表、農業感測、智慧城市。
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🧠 二、LTE-M 的特點
1️⃣ 較寬頻寬 → 使用 1.4 MHz 頻寬。
2️⃣ 支援移動性 → 可 handover，適合物流、穿戴裝置。
3️⃣ 語音支援 → 支援 VoLTE，能做語音通訊（例如穿戴手錶打電話）。
4️⃣ 中速率 → 下行可達 ~1 Mbps，適合即時數據傳輸。
5️⃣ 應用場景 → 健康穿戴、物流追蹤、共享單車、智慧支付終端。
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🧠 三、NB-IoT vs LTE-M 對比
1️⃣ 頻寬
• NB-IoT：180 kHz（極窄頻）
• LTE-M：1.4 MHz（較寬頻）
2️⃣ 數據速率
• NB-IoT：低速率，< 100 kbps
• LTE-M：中速率，約 1 Mbps
3️⃣ 移動性
• NB-IoT：不支援 Handover（固定或低移動裝置）
• LTE-M：支援 Handover，可應對移動環境
4️⃣ 語音能力
• NB-IoT：不支援語音
• LTE-M：支援 VoLTE
5️⃣ 覆蓋能力
• NB-IoT：強（適合深覆蓋與地下設備）
• LTE-M：中等覆蓋
6️⃣ 成本
• NB-IoT：模組成本更低、功耗更省
• LTE-M：成本略高但功能更完整
7️⃣ 典型應用場景
• NB-IoT：智慧抄表、水務監控、農業感測、停車管理
• LTE-M：穿戴裝置、物流追蹤、行動支付、車聯網
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✅ 總結：
NB-IoT 適合靜態、低速、長電池壽命應用；
LTE-M 適合需要移動性與即時性的物聯網服務。
👉 簡單理解：NB-IoT = 靜態、省電的感測器，LTE-M = 行動、需要語音或中速率的 IoT 裝置。
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💻 四、ASCII 示意圖
📡 IoT 網路選擇
┌───────────────┬───────────────┐
│ NB-IoT │ LTE-M │
│ 窄頻 180 kHz │ 寬頻 1.4 MHz │
│ 超省電、低速率 │ 中速率、支援語音 │
│ 智慧電表、水錶 │ 穿戴、物流、支付 │
└───────────────┴───────────────┘
📡 IoT 網路選擇說明
在物聯網應用中，NB-IoT 與 LTE-M 是兩種主流的蜂巢式低功耗廣域網路技術，各自針對不同場景設計。
NB-IoT（Narrowband IoT） 採用僅 180 kHz 的窄頻通道，傳輸速率較低但功耗極低，適合資料量小、回報頻率低的裝置，如智慧電表、水錶、環境感測器等，能長時間以電池供電。
相對地，LTE-M（LTE-Cat M1） 使用較寬的 1.4 MHz 頻寬，具中等速率並支援語音與移動性，適用於需要即時回傳與互動的應用，如穿戴裝置、物流追蹤與行動支付。
兩者的選擇取決於應用對功耗、速率、延遲與移動性的需求平衡，是 IoT 系統設計中關鍵的策略判斷點。
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🧩 五、實務應用
• NB-IoT：
o 台電/自來水公司 → 自動抄表。
o 智慧城市 → 路燈監控、停車偵測。
o 農業 → 土壤濕度感測器。
• LTE-M：
o Apple Watch LTE 通話。
o 物流公司貨櫃 GPS 追蹤。
o 共享單車即時位置回報。
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🧪 六、模擬題：NB-IoT vs LTE-M
1️⃣ 專業題
題目：
請比較 NB-IoT 與 LTE-M 的差異，並舉例說明各自適合的應用場景。
解答：
NB-IoT（Narrowband IoT） 與 LTE-M（LTE Cat-M1） 都是 4G/5G 延伸出的行動物聯網技術，但設計目標不同：
• NB-IoT：採 180 kHz 窄頻通道，速率低（<100 kbps），不支援 Handover，也不支援語音，覆蓋力強、功耗極低、模組便宜。
→ 適合靜態設備，如智慧水錶、瓦斯錶、農業感測、停車監控。
• LTE-M：採 1.4 MHz 頻寬，速率高（約 1 Mbps），支援 Handover 與 VoLTE，延遲低，覆蓋中等。
→ 適合移動性應用，如穿戴裝置、物流追蹤、行動支付、車聯網。
👉 總結：
NB-IoT 強調「低功耗、低成本、深覆蓋」，
LTE-M 強調「即時性、移動性、語音支援」。
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2️⃣ 應用題
題目：
假設要推動「智慧水錶」計畫，你會建議採用 NB-IoT 還是 LTE-M？請說明理由。
解答：
建議採用 NB-IoT。
理由：
1. 智慧水錶屬於 固定式設備，不需要頻繁移動。
2. 傳輸資料量小（只需上報用水量），對速率要求低。
3. NB-IoT 具有 強覆蓋與低功耗特性，適合地下室或偏遠地區的水錶。
4. 模組便宜、電池壽命可達 5–10 年，維護成本低。
👉 結論：NB-IoT 在靜態、深覆蓋、長壽命的場景中最具成本效益。
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3️⃣ 情境題
題目：
如果一家物流公司反映「貨物 GPS 定位數據在高速公路斷斷續續」，你會建議改用 NB-IoT 還是 LTE-M？為什麼？
解答：
應建議改用 LTE-M。
理由：
1. 物流車輛高速移動，需要 支援 Handover 才能不中斷連線。
2. LTE-M 可維持穩定的移動連線，並有較高資料速率，適合即時回傳 GPS 資料。
3. NB-IoT 不支援 Handover，在高速環境下會頻繁斷線或延遲過高。
物流、車隊管理、穿戴與即時追蹤場景 → 用 LTE-M；
固定、低頻資料上報場景 → 用 NB-IoT。
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✅ 七、小結與啟示
• NB-IoT → 窄頻、低功耗、強覆蓋，適合靜態感測器。
• LTE-M → 支援移動與語音，中速率，適合穿戴與物流。
• 它們共同補足 LTE/5G 網路，讓 低功耗、大連線 的 IoT 成為可能。
👉 一句話總結：NB-IoT 與 LTE-M 是 LTE 家族的 IoT 雙翼，前者守住靜態低功耗感測，後者開拓移動語音應用，共同撐起萬物互聯的基石。
