跳到主要內容

專業發展與責任 / 專業進修研習 / 新知交流與個人著作

智慧城市之物聯網  作者  Zanella, A. ; Bui, N. ; Castellani, A. ; Vangelista, L.

物聯網為近年網路通訊領域預想未來世界之新一代思維模式,日常生活中各種物件將由(1)微控制器、(2)無線通訊收發器以及(3)對應之協定集合所組成,使其能夠自主相互溝通,成為網際網路中的一部分,提供各種新類型之網路服務。然而,由於各種使用情境與應用的差異甚大,不論是從系統架構或商業模式層面觀點,可滿足所有需求、共通性之物聯網解決方案將成為難以實現之願景,因此,本研究將針對導入資通訊技術於公共事務管理,建構一個智慧城市,探討「都市物聯網的共通架構」作為研究目標。
根據其他研究調查預估,至2020年智慧城市市場將達到數千億美元、每年花費近一百六十億美元的規模,本研究針對當前智慧城市的範疇,以義大利帕多瓦智慧城市專案為案例,依照(a)網路型態、(b)傳輸流量、(c)可容許延遲、(d)能源來源、與(e)可行性,說明與分析(1)建築結構健康、(2)廢棄物管理、(3)空氣品質、(4)噪音監控、(5)交通壅塞、(6)城市能源消耗、(7)智能照明、與(8)大眾建築自動化與健康促進…等關乎公共政策之都市物聯網應用,從技術面來看,最主要的問題在技術高度異質化,換言之,需要一套可匯流眾多技術、應付都市規模的資通訊平台以實踐都市物聯網;從經濟面來看,最主要問題在於不明確的商業模式,受到全球經濟影響,公共建設的經費大幅減少,應優先發展具明確收費方式的社會公共事業(如:智慧停車),將有助都市物聯網邁向雙贏的方向。
基於前面都市物聯網的調查結果,大多數的都市物聯網應用服務是以集中式架構為主,藉由密集分佈於都市區域的異質周邊設備負責收集與傳遞資料至中央控制中心進行儲存與運算處理,以下針對都市物聯網服務架構分成三部分進行說明。首先,提出以網頁服務為解決方案之核心架構:負責制定全球網路協定的Internet Engineering Task Force (IETF)考慮具彈性與互通性之網頁服務架構,即Representational State Transfer (REST),透過導入與傳統網頁服務相同之REST服務模型有助於沿用過去研發經驗,整合智慧物件於網際網路之中,除了IETF外,W3CESTI以及歐盟研究專案(包含:SENSEIIOT-ASmart Santander)皆採用REST之網頁服務架構,具體實踐分別針對:(1)資料格式部分,傳統一般網路節點採用HTMLXML格式為主,然而,資源受限制的物件無法支援高度複雜計算,將改採用由W3C提出之EXI作為主要資料格式;(2)在應用層與傳輸層部分,傳統一般網路節點採用HTTPTCP為主,然而,資源受限制的物件基於網路頻寬與電力消耗條件上,將改採用IETF提出之CoAPUDP作為應用層與傳輸層之網路協定;(3)在網路層部分,傳統一般網路節點仍以IPv4為目前網際網路服務之主要網路協定,然而,因應數量眾多的感測物件所需之網路位址數量,新一代IPv6將可提供都市物聯網足夠之網路位址,同時,考量資源受限制的物件,IETF提出6LoWPAN相關協定作為物聯網之網路層協定。其次,在連結層將支援高度異質化:一般網路節點採用高可靠性、低延遲、與高傳輸率的網路協定(如:EthernetFiber OpticWi-FiUMTS/LTE…等有線或無線網路協定),然而,資源受限制的物件將以低耗電、低傳輸率的網路協定(如:ZigbeeBluetooth/Bluetooth Low EnergyNFCRFID…等無線網路協定)為主;最後,在裝置方面可依距通訊角色分成(a)後端伺服器(包含:資料庫、網頁伺服器、企業資源規劃伺服器)(b)閘道器(負責中途各種網路協定轉換)、與(c)終端節點(包含:低成本感測器與制動器、行動裝置)
綜合上述都市物聯網服務架構提案,本研究最後呈現於義大利帕多瓦智慧城市專案的實現細節,包含:(1) 街燈:使其搭載多重感測器,如:光度計、溫度計、濕度計、苯感測器、大氣壓感測器…等、(2)無線感測網路閘道器、(3) HTTP-CoAP代理伺服器、(4)資料庫伺服器、(5)主控行動裝置,並提供相關實際收集七日之感測數據作為參考,並介紹從數據中可觀察感測數值日夜變化的規律模式,證明本研究所提出的都市物聯網服務架構已於義大利帕多瓦智慧城市專案中完成相關概念驗證。

摘錄自    科技部「科技發展觀測平台建置及服務計畫」之成果  摘要撰稿作者為李昭賢先生

時間類別單位標題發佈
跳至網頁頂部