路灯智能化
以往传统路灯没有部署通信系统，所以需要定时派人巡视管理，但百密总有一疏，仍有已故障或使用年限即将到期的路灯未被发现，恐造成城市治安或交通问题。因此，许多城市把传统路灯转换智能路灯，透过无线通信串起城市每盏路灯，除了精确地掌握路灯状况，及时维修和预防维护，也根据周围环境来调节路灯亮度。
此外，路灯智能化应用不仅局限在照明功能方面，也有城市在灯杆放置各种传感器，例如空气侦测、车流侦测、人流侦测器，或者利用IP摄像头来搜集数据，让政府可以提出相关策略改善交通、治安或环境问题等。
在部署IoT装置时，厂商经常要考虑摆放位置与供电方面问题，由于原先路灯设备已经拥有24小时供电特性，以及已经建置完成的路灯系统，同时解决了IoT设备长期面对的两大问题，有助在城市建立强大的物联网系统。
LPWA智能化照亮城市
目前智能路灯主要发挥两大功能是控制和监测。在控制方面，过去传统路灯让每盏路灯都在固定时间开启，并且发出相同流明(Lumen)数的光，造成电力浪费。智能路灯能协助管理者根据环境、时间、人流或车流等因素，每隔一两个小时或自行设定频率回报路灯状况，根据回报数据在远端控制路灯开关与亮度，有效率地发挥城市照明功能。
在监测方面，传统路灯故障仅能依靠人工巡逻方式来检视，除了耗费人力成本与时间成本外，也无法精准地掌握每盏路灯情形。智能路灯则能利用有线或无线通信来串接所有城市内的路灯，在管理后台检视每盏路灯情况，一旦系统发出警示时，管理者能及时前往维修，提升维护的效率，甚至也能管控每盏路灯的生命周期。
然而，智能路灯的建置需求范围大且数量多，政府希望能够降低建置成本。因此，在成本与效率考虑下，当今大部分城市选择成本低、耗能少和传输范围广的低功耗广域(Low Power Wide Area Network, LPWA)网络做为智能路灯之间主要通信模式。现今智能路灯常见使用的LPWA技术有NB-IoT、LoRa，两者属于星状拓扑(Star Topology)结构，还有部分城市采用的Wi-SUN则属于网状拓扑(Mesh Topology)结构。目前国外已经有城市利用网状拓扑方式，传递每盏路灯分析结果至匣道器或后台，再利用类似投票方式决定结果，例如1,000盏路灯中有800盏分析结果表示已达到开灯标准，由智能路灯系统自主决定整个城市路灯的开关和亮度。
另外，从LPWA通信模组特性检视，因为NB-IoT是运行于授权频段(Licensed Band)的3GPP标准，受到许多电信业者支持，以及早期在中国通信设备厂商大力推行下，目前成为智能路灯最常用的通信模式。u-blox商业开发主任陈思达表示，电信营运商本身已经在都会区建置了移动网络基地台，可沿用原来的基础建设，不需要另外规画便可快速导入，此外，与使用免授权频段(Unlicensed Band)的通信技术相比，NB -IoT不容易受其他信号干扰而出现数据掉包的情况，什至能使用电信营运商提供的NB-IoT相关后续服务，才造成很多城市建置的智能路灯偏好支援NB-IoT，但像LoRa这类免授权频段比较适合建置在行动通信网络信号覆盖较差的区域，例如山区或海边，以填补NB-IoT通信范围不足。
再从当前智能路灯情况来看，智能路灯基本上都在人口密集的地方，设置基地台密度也较高，采用NB-IoT技术较不会有信号盲区的问题，但电信营运商会基于商业考虑，较不会在人烟稀少区域特别建置一座基地台，因此也有业者考虑在智能路灯内建置Wi-SUN模组，较不受基地台设置地点的影响，具有较高的部署弹性。目前，英国伦敦、美国迈阿密、法国巴黎和广州的智能路灯都采用Wi-SUN通信模组。
智能路灯内通信模组除了提供通信功能外，市场上专门锁定智能路灯开发NB-IoT通信模组也嵌入卫星导航系统(GNSS)系统，能够精准标志每盏路灯位置，虽然现有NB -IoT模组已经有提供一套GPS系统，但在大楼之间反射情况下，真实定位与反射定位有落差，所以还需额外加装一套GNSS模组，提供更精准的定位。
目前LPWA广泛应用在全世界智能城市当中，各国采取的通信模式也不同，例如在国内是NB-IoT，美国则以LTE Cat M1为智能路灯主要通信模式。因此，IC业者在设计应用智能路灯的芯片朝向双模化，因应不同国家规格。
Nordic区域销售经理陈俊志表示：
现在大部份芯片都采取双模方式，这对于开发智能路灯厂商来说能省下成本，例如通信芯片同时整合NB-IoT与LTE Cat M1通信模式，能轻易导入到不同国家的智能路灯。
Nordic区域销售经理陈俊志提出智能路灯的通信芯片双模化逐渐成为趋势，厂商除了能省下成本外也能快速进入其他国家。
部分东南亚国家的智能路灯没有建置NB-IoT跟LTE Cat M1通信模组，仅依靠LTE Cat 1方式来传递数据，因此在路灯控制器除了嵌入NB-IoT外，还要另外嵌入LTE Cat 1通信模组。
不但如此，大多数智能路灯使用NB-IoT通信模组，只会放入单一电信营运商的SIM卡。然而，城市若遭遇天灾问题，个别电信营运商的基地台毁损，经常需要7天以上时间才完成维修，这段期间导致智能路灯无法提供通信服务，等同智能路灯失去效用。对此，厂商会在路灯控制器设计双重SIM卡模式来解决此情形，但相对地成本也提高。
路灯应用增加扩大选择中频宽通信技术智能路灯在长距离利用LPWA与其他智能路灯通信，搜集数据来控制照明开关和亮度外，短距离通信则利用Wi-Fi、蓝牙或行动网络，例如震动或环境感测器与路灯之间的通信。
不仅如此，随着智能路灯的应用陆续增加，例如空气感测、数字广告牌、语音广播或IP摄像头等，其搜集的数据也将会整合一起，统一传送信息至后台。现在通信模组仅嵌入在路灯控制器内，各项设备也都是独立嵌入NB-IoT模组来控制，但无法确定是否能够整合其他设备统一来控制。
然而，目前NB-IoT最高频宽仅有1Mbps，仅能负荷少数数据量。原本路灯控制器只控制路灯本身，但因越来越多装置挂载在灯杆，包括影像数据，因此需要LTE Cat M1或LTE Cat 1才能负载整合后的传输量。于是，原先使用NB-IoT联网的智能路灯，需转向选择使用频宽较大的LTE Cat 1。对此，虽然LTE Cat 1通信频宽可高达10Mbps，但从成本上考虑，目前LTE Cat 1价格是NB-IoT的2倍，NB-IoT成本仍是最便宜，除非LTE Cat 1使用量达到足够的经济规模，其价格才会降低。
除了NB-IoT外，Wi-SUN也因应智能路灯的功能不断增加，最近也开始拟定规格升级。Wi-SUN第一代只能提供300kpbs，目前正在拟定Wi-SUN第二代规格往更大频宽而行，最高可以达到2.5Mpbs，未来嵌入Wi-SUN通信模组的智能路灯能够传递声音，预计在2021年底或2022年初正式发布。
原文刊登于新通讯元件杂志
