隨著雲端服務(Cloud Service)不斷的話題,最近整合的概念--物聯網(IOT)

將成為各企業往後的重點發展方向,主要可以快速地從下面的架構圖去了解

 

 

 

物聯網定義

物聯網(Internet of Things)指的是將無處不在(Ubiquitous)的末端設備(Devices)和設施(Facilities),包括具備「內在智能」的感測器、移動終端、工業系統、樓控系統、家庭智能設施、視頻監控系統等、和「外在使能」(Enabled)的,如貼上RFID的各種資產(Assets)、攜帶無線終端的個人與車輛等等「智能化物件或動物」或「智能塵埃」(Mote),通過各種無線和/或有線的長距離和/或短距離通訊網 Web4.0:物聯網 絡實現互聯互通(M2M)、應用大集成(Grand Integration/MAI)、以及基於雲計算的SaaS營運等模式,在內網(Intranet)、專網(Extranet)、和/或網際網路(Internet)環境下,採用適當的信息安全保障機制,提供安全可控乃至個性化的實時在線監測、定位追溯、報警聯動、調度指揮、預案管理、遠程控制、安全防範、遠程維保、在線升級、統計報表、決策支持、領導桌面(集中展示的Cockpit Dashboard)等管理和服務功能,實現對「萬物」(everyThing)的「高效、節能、安全、環保」的「管、控、營」一體化TaaS服務。物聯網及其相關的TaaS業務,在基於Semantic Web技術的Web 3.0基礎上,將構成Web 4.0的主體。

 

 


[文/資策會FIND研究員:高佑嘉]

一、物聯網概述

物聯網(Internet of Things, IOT)一詞,最早由國際電信聯盟(International Telecommunication Union, ITU)於2005年所發布的報告「The Internet of Things」中提出,係指在網路化的時代下,除了人跟人之間可以透過網路相互聯繫、人也可透過網路取得物件的資訊外,物件與物件之間可以互通的網路環境。換而言之,物聯網時代代表著未來資訊技術在運算與溝通上的演進趨勢,而這樣的演進過程中將會需要各式各樣領域的技術及科技創新來帶動,小從奈米科技、大至城市無線網路的佈建,其影響範圍相當廣泛。從發展趨勢來看,物聯網的發展可分為「時間」(Time)、「地點」(Place)與「物件」(Thing)三個維度,隨著物聯網發展的趨於成熟將創造出所有物件皆可在任何時間、任何地點相互溝通的環境。其涵蓋了「人與人」、「物件與物件」及「人與物件」三大範疇,如下圖1所示:

 

 

 

 

 

此外,綜整ITU、歐洲物聯網研究計畫小組(Cluster of European Research Projects on Internet of Things, CERP-IoT)…等研究機構針對物聯網的定義與概念,整理物聯網的架構如下圖3所示,其架構主要可分為三層,最下層為「感知層」,由各種資訊擷取、識別的感知元件所組成;中間為「網路層」,即各類無線傳輸技術;最上層為「應用層」,即物聯網的各種應用領域,例如:環境監測、城市管理等。而介於網路層與應用層間存在一個子層為「應用支援層」,主要負責提供各種類型的平台,來串聯各種傳輸網路和應用服務。

 

 

 

而歐洲智慧系統整合技術平台-射頻識別工作小組(European Technology Platform on Smart Systems Integration(EPoSS)-RFID Working Group)於2008年「Internet of Things in 2020」研究報告中依照時間點的劃分,提出未來物聯網發展可分為四個階段,每個階段的技術發展願景、標準、設備/裝置、能源功耗與應用範疇的發展規劃如下表1所示:

 

二、物聯網發展關鍵技術

為了創造人、事、時、地、物都能相互聯繫與溝通的物聯網環境,當中有四項關鍵技術的成熟與否扮演著相當重要的角色,也左右了物聯網未來的發展情勢:

(一)射頻識別技術(Radio-frequency Identification, RFID)

RFID通常是由感應器(Reader)和標籤(Tag)所組成的系統,運作原理是利用感應器發出無線電波,觸動其範圍內的RFID標籤,藉由電流促動標籤上的晶片的運作來回應感應器。目前日常生活環境中已普遍存在RFID的相關應用,例如捷運悠遊卡、國道ETC、金融卡VISA WAVE、寵物晶片…等。在物聯網的時代RFID技術也能在不同的領域下應用,像是運用在物流、供應鏈管理上將有助於降低物流成本、提升倉儲管理效率,亦或運用於農、魚、牧等食產品履歷紀錄等,也由於RFID技術的相對成熟,在物聯網的發展上扮演著相當重要的角色。

(二)無線感知網路(Wireless Sensor Network, WSN)

無線感知網路是一種可以測得週遭環境變化狀況的無線技術。此技術透過感知器(Sensor)和無線網路的結合,可以提供週遭環境各種不同變化的數據,讓遠端的人員透過這些數據判斷環境發生的狀況。在應用範圍上像是水資源管理,透過偵測、蒐集水質資料,或裝置在橋樑上進行橋樑傾斜監控,也可在家中或企業內進行居家安全監控及企業員工的控管等,其應用近來在台灣開始逐漸增多,包括台電將其應用在電壓的監測;故宮將其應用在展櫃內溫濕度、光線的控制等;也有建商將之首度應用在社區內人身安全的通報上。未來在物聯網的時代透過不同類型感知器的搭配,將可拓展出各種不同類型的應用,唯其後端資料傳輸的無線技術是未來發展上成本及效率的關鍵。

(三)嵌入式技術(Embedded Intelligence)

嵌入式是一種將軟體結合硬體裝置的應用,舉凡行動電話、遊樂器、數位家電…等各種類型的設備皆可透過嵌入式技術使其具備接收網路訊息與處理資訊的能力,或是附加強大的軟體運算技術使其成為智慧化的裝置。在物聯網的發展趨勢下,所有的物件都必須要具備接受、傳遞與處理資訊的能力,因此嵌入式技術的發展更顯相得益彰。

(四)奈米與微機電技術(Nanotechnology and Micro Electro Mechanical Systems)

為了讓所有物件都具備連網及資料處理的能力,運算晶片的微型化和精準度的重要性與日俱增。在微型化上,利用奈米技術開發出更細微的機器元件,或是透過奈米技術上物質特性的變化來創造出新的結構/材料,來因應各種惡劣的應用環境;在精準度部分,近年微機電技術在精準化已有突破性的發展,在接收自然界的聲、光、震動、溫度等類比訊號後轉換為數位訊號,再交由控制器處理、致動器(actuator)反應做出動作的一連串過程的處理精準度提升許多。且由於奈米及微機電技術應用的範圍遍及資訊、醫療、生物、化學、環境、能源、機械…等各項領域,且當物質做成奈米尺寸後,就可發揮出電氣、磁氣、光學、強度、耐熱性等全新物質特性,也成為物聯網發展的關鍵技術之一。

三、物聯網潛在商機無限

物聯網的應用範圍與牽涉到的軟體、硬體與之間的整合技術層面相當廣泛,遍及智慧交通、環境保護、城市安全…等多個領域,也將衍生出大規模的高科技市場。根據美國研究機構Forrester的預測,物聯網所帶動的產值將要比互聯網(Internet)大30倍,將形成下一個兆元級別的通信業務;此外,據物聯網應用高峰論壇分析,物聯網產業在未來短期的3到5年市場規模將可達到3,000億元。面對這個即將來臨的市場機會,包含美國、歐盟、日本、韓國及中國政府紛紛提出相關的發展策略規劃與投入大量資源。整體而言,2010年將是物聯網快速發展的一年,儘管整個物聯網產業仍然處於環境的孕育和準備階段,離大規模應用尚的普及有一段距離,但未來不論在技術、晶片、產品和解決方案上都有相當多的應用與發展機會,值得業者持續關注、做好準備。

 

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