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通訊物聯網運用於跨領域趨勢與挑戰

2020-05-11
圖:智慧水產養殖應用服務(來源:智慧城鄉計畫辦公室) ▲圖:智慧水產養殖應用服務(來源:智慧城鄉計畫辦公室)

 

一、產業跨領域整合趨勢
隨著物聯網、大數據、雲端應用等新興技術發展,產業間的邊界逐漸模糊,趨勢將從同領域的結合,逐漸轉變為跨領域的整合;工研院產科國際所指出,整體ICT產業之趨勢將朝向科技整合及跨領域合作發展,更預料市場上將創造新一波的商機。
物聯網架構主要由三大部分所組成,第一層為裝置與感知層(Device and Sensor Domain),代表物聯網裡的物(Things),也就是以感測器蒐集各項資料,如生理資訊、環境數據、位置所在等等。第二層為網路層(Network Domain),包含無線或有線的網際網路,用以提供可靠的網路傳輸功能,每一個裝置都具有IP位置,可以將裝置蒐集來的資訊,整合到物聯網的資料管理中心。第三層為應用層(Application Domain),也就是各項智慧聯網的應用與解決方案,跨領域智慧應用的主軸,以資通訊技術帶動軟硬體整合、網路傳輸與資料處理的創新應用,滿足各行各業使用者的需求,如智慧農業應用、智慧健康照護、物流車隊管理…等服務,同時也是跨域整合的商機。
數位轉型為現今產業驅動成長最流行的口號,其最大的關鍵目的就是改善營運流程、優化客戶服務體驗,以及創新消費或經營模式;跨領域最強調的是垂直行業的「領域知識Domain Knowhow」,以資通訊技術如軟硬體、訊號處理、系統加服務進行加值,帶動產業升級,其背後就是靠著物聯網、大數據、人工智慧以及高速連網技術驅動,而這些也正是台灣網通產業過去三十多年來,所累積出來的強大能量,也是驅動產業升級重要的著力點。


二、物聯網通訊技術介紹
無線通訊技術是物聯網應用的傳輸基礎,所有智慧聯網目的在於透過聯網技術,實現人、機器和系統三者之間的無縫連接,不僅改變人們的習慣方式,更帶動各行各業的運作優化服務。主流物聯網通訊技術大致可依據不同應用所需要的傳輸需求量與頻寬要求等,分為電信寬頻與低功號廣域網路技術:
(一) 電信寬頻
為日常生活中常聽見之4G/5G寬頻網絡,擁有網路建置完善、基地台數量多、網速穩定等優勢,但同時因為功耗大、成本高等缺點,在物聯網的應用中通常用於複雜的影音需求、大資料傳輸、即時性訊息等應用服務。


(二) 低功耗廣域網路技術 (Low Power Wide Area,簡稱LPWAN Network) 是針對滿足物聯網需求而開發的以低位元率進行遠距離通訊的無線網路技術;擁有低耗電量、低速度與低資料量的特性,可滿足長時間運作、不更換電池、低成本等需求,大幅擴展了物聯網的應用情境。在低功耗廣域網路技術中,又屬非授權頻段的Lora、Sigfox技術,以及授權頻段之NB-IoT技術較屬主流,並已廣泛運用至不同跨領域物聯網服務應用。


1. Lora:Lora是一種遠距傳輸技術,2013年由美國Semtech公司將其核心技術購買,並於2015年成立Lora聯盟來共同推動其應用。Lora使用免受權的Sub-1GHz ISM頻段,其特點為傳輸距離遠、功耗低,與組網結點多,資料傳輸速率彈性,並可與多個電信營運商合作。


2. Sigfox:此技術為免授權Sub-1GHz ISM頻段,由2009年成立之法國公司Sigfox所自行開發,主要制定Sigfox標準制定,以及提供網絡營運及平台。Sigfox公司自2012年起推展IoT無線服務業務,以全球營運為目標,掌握核心網路營運佈建,再轉交給各地的營運商來提供服務,其優勢為可直接提供現有Sigfox基地台與雲端平台給客戶,不須額外佈建網路,台灣的Sigfox營運商為Unabiz。


3. NB-IoT的全名為NarrowBand IoT,又稱做LTE Cat. NB1是由3GPP(第三代合作夥伴計劃,功能為制定國際電信標準的組織)所提出,專門為物聯網優化設計的行動通信技術通訊標準,不需重新布建網路,在行動業者既有的網路覆蓋下,只要更新軟體,就能使用現有的4G電信基地台和相關設備,傳輸品質穩定為其優勢,但也面臨每個節點都需要裝上SIM卡承擔月租費成本之問題。

表:常見低功耗廣域網路技術

  主要推動者 釋出時間 主要特色 頻寬 傳送速度 涵蓋距離
Lora IBM/Cisco聯盟 2015  非授權頻道(ISM)
 WiFi Access point
125~500k Hz 300~50k bps 5km~15km
Sigfox Sigfox 2009  非授權頻道(ISM)
 跨國性物聯
 需要基地台
100Hz 100bps
Max 140msg/day
Max 12byte/msg
10km~50km
NBIoT 3GPP(聯盟) 2016  授權頻道
 既有4G基地台
 Coverage: 164dB
180k Hz
(1RB)
R13: (Cat-NB1)
UL56k, DL26k bps
R14: (Cat-NB2)
UL159k, DL127k bps
35km

資料來源:新通訊雜誌

三、跨領域物聯網應用趨勢說明
通訊物聯網應用於跨領域整合之價值,在於以領域知識Domain Knowledge,應用新興技術發展垂直應用服務解決方案,也就是以物聯網技術當根基,透過垂直領域系統應用,在各行各業中創造智慧生活應用服務的新商機。以下就人們日常生活較為密切相關之農漁牧、健康照護、冷鏈物流產業,為物聯網跨領域趨勢應用,做淺略的說明:
(一) 農漁牧業


1. 畜禽產業:
(1) 發展智能禽舍,運用IoT技術,進行整體環境溫度、濕度、風速、CO、NH3等環境監控,達到飼養最適化控制。
(2) 發展禽類飼養管理監控系統,了解飼養家禽每日吃食量、飲水量、日增重、細菌與病毒量等問題,並可導入智能磅秤與雲端管理系統,提供即掌握健康狀態、攝食狀況、定位追蹤等資訊,有效掌握雞隻健康發展與生長況況,對應市場趨勢供應雞肉,促進價值最大化。


2. 智慧養殖漁業:
(1) 以養殖魚場佈建完整AIoT設備,發展科技智能化養殖;透過人工智慧系統和相關器材與設備結合,深度掌握養殖漁業天然環境,並同步降低養殖人工投入,可逐步自動化控制實現水質監控、增氧、投餌等養殖監控與作業,提升管理效能,並解放漁民時間,達到「用手機,巡田水」之功效。
(2) 搭配環境、生物特性與市場機制,運用物聯網技術達到水產養殖
的排程生產,可提供生產規模、上市時機,並搭配目標市場需求進行產銷調節之預測與分析,有效降低養殖風險,帶動水產養殖價格穩定,實現更高水產養殖效益。

3. 智慧農業:台灣農業生產面臨極端氣候、農地密集破碎、從農人口短缺等困境,需以智慧科技加值農業,以提升農業整體價值與競爭力。在農業生產端,藉由各項田間感測設備的佈建,達到IoT物聯網監控服務,並利用自動化控制設備的導入,與智能環控平台的建立,以農民豐富的經驗為依歸,掌握作物生長狀況、環境資訊、用藥與澆灌情形,和病蟲害辨識與預警,達到農業精準管理,提升整體價值與競爭力。有了農業生產管理的大數據資料,再藉由巨量資訊解析產銷供需求,可延伸建構農業消費與數位服務,如生產履歷、品質標章等,帶給消費者更美好、更信賴的體驗。


(二) 健康照護
1. 發展遠距照護系統:因應台灣人口結構老化、勞動力逐漸不足,以及城鄉醫療資源不均等問題,發展相應遠距照護系統,其串接社區、長照機構、醫療院所與居家用戶,透過雲端系統服務,達到照護者遠距生理量測、緊急就醫協助、會員健康管理、醫療用藥諮詢服務、遠距衛教服務…等功能,落實一站式醫療服務,也可提升整體健康照護之品質。
2. 定位協尋與導航服務:利用物聯網科技,協助高齡長輩、病患、家中年有子女至心愛的寵物毛小孩進行LBS(全稱Location-Based Service)定位服務,透過愛心手環等裝置,加上手機APP,可掌握即時地理位置資訊,並可設定越區警示(電子圍籬)功能,讓照護者安心。除此之外,當配戴者遇到緊急狀況,也可利用緊急求救按鍵,發出確切的位置訊息通知緊急聯絡人或救急單位,達到使用者安全、照護者安心。LBS行動定位服務,亦可應用於購物中心、停車場、展覽會場等多種場景,應用廣泛且實用性高!


(三) 物流冷鏈
1. 智慧自動化物流中心:傳統物流是高勞力密集、高工時的產業,伴隨著電商服務興起帶動整體物流需求增加,加上台灣勞工短缺,勞動法令修改導致人力成本上揚等問題,發展自動化物流中心為新興趨勢。利用物聯網無線通訊技術,導入自動化倉儲(Automatic Storage & Retrieval System,AS/RS)、無人搬運車(Automated Guided Vehicle,AGV)、自動標籤系統(Digital Assorting System,DAS)、自動分貨(Sorter),與出入庫資訊系統,達到即時數據、自動流程、彈性管理與自主決策等功能,有效提升作業效率,也爭取消費者收貨時間,獲得更美好的消費體驗。
2. 智慧冷鏈生態系統:不論在生鮮食品、生技醫療、電商零售產業中,冷鏈皆扮演商業活動中最後一哩路的重要角色。以溫控食品為例,涵蓋從最原始農業生產端、透過低溫物流車隊的運送至食品工廠或低溫物流中心,再延續透過通路商、餐飲業、營業所或末端消費者,在這個從農場到餐桌的每一個環節中,導入物聯網技術,進行全程環境與貨品品質的監控,包含生產加工、倉儲管理、撿貨包裝,到車隊配送管理,建構完整冷鏈生態系統。

四、結語
物聯網跨領域應用是未來產業發展的新藍海市場,然而目前跨領域發展仍面臨一些挑戰,如產業領域差異大,彼此角度觀點難以理解與溝通,整合不易,市場規模偏小前期投入成本回收不易,以及全球尚缺乏代表性跨域合作案例等。因此,在跨領域應用推動首要為以產業需求為出發,釐清請使用者的需求,運用產業領域知識(Domain Knowledge)為中心,透過物聯網通訊技術的加值,導入產品設計、智慧化管理與發展創新應用服務模式,才能建立垂直應用解決方案產業生態系。
 

 


 

 

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我們都曾有過「自我懷疑」,無論是剛畢業時的迷茫,或者走在某個人生十字路口的困惑,那種剪不斷理還亂的思緒,往往正是阻礙我們成長的「障礙」,彷彿走入死胡同般原地徘徊,浪費了大好光陰。 有「時間管理達人」之稱的陳怡彣於畢業那年有了 LIFE DESIGNER的發想,她思考著如果人生可以自己設計,不知道會是什麼樣?經過五年的親身經歷,她發現人生設計好極了,無比精采!於是起心動念想用自身的經驗,提倡「時間資本」的觀念,幫助正處於迷惘階段的人發現自我價值,重新找到目標,勇敢地接受挑戰,她認為人生不只是單純工作能力選擇,應該是像設計師一樣繪製心中渴求的作品,LIFE DESIGNER致力於賦予我們對人生想像的豐富可能! 陳怡彣形容 LIFE DESIGNER 的誕生比較像是一個誤打誤撞的過程,藉由過往與學弟妹交談後得到很多正向回饋,讓她更明白多數人不是沒有能力、或是不想做,而是沒有良好值得信賴的管道和願意給予支持引導的機構可以協助他們實踐多元人生的可能性。站在「助人為快樂之本」的初心,LIFE DESIGNER 強調要在乎你的迷惘與真實人生:「量身訂做專屬於你的生活,便能照亮你的世界。」 LIFEDESIGNER 至今已引導過40至50人,陳怡彣個人的演講也超過100場,影響數萬人以上。團隊相信,只要人人都能帶著「成為理想中大人」的正面能量和熱忱,便能持續朝正確的軌道往前,世界就會變得更加美好。 為了滿足商業合作需求,以及擴大品牌的影響力,LIFE DESIGNER積極申請行政院新創基地資源,也於今(2020)年正式進駐,透過每月固定在基地舉辦的讀書會,牽起人脈間的互動橋樑之餘,也讓更多人認識 LIFE DESIGNER! 回顧這一連串的人生際遇,從畢業到工作,再從工作到創業,陳怡彣感謝這段路上所遇見的每份際遇。未來,LIFE DESIGNER 會持續以「人生設計師」的理念,幫助更多人找到人生目標和自我認同,開創一段段精彩、豐沃的人生故事!

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