智能物聯(lián)網(wǎng)

近幾年，物聯(lián)網(wǎng)(IoT，Internet of Things)技術(shù)與應(yīng)用服務(wù)快速發(fā)展。物聯(lián)網(wǎng)一種互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)的延伸，讓一般物體(Things)支持網(wǎng)絡(luò)功能，并且形成物體與物體之互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，規(guī)模大小可能從數(shù)個物體之小型物聯(lián)網(wǎng)，大到上萬或上億個物體之物聯(lián)網(wǎng)。

物聯(lián)網(wǎng)除了可以采用有線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)外，一般會以無線通信網(wǎng)絡(luò)為主，應(yīng)用層面從環(huán)境監(jiān)控、智能工廠、智能交通、智能家居、智能農(nóng)業(yè)、健康醫(yī)療、智慧生活…等，到處都可以看到物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)。

智能物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)一般可以分成感測層、網(wǎng)絡(luò)傳輸層、應(yīng)用服務(wù)層。感測層是物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)中最底層，是指感測技術(shù)與感測組件，例如：溫度感測、壓力感測、震動感測….等；網(wǎng)絡(luò)傳輸層是指物體與物體通訊及網(wǎng)絡(luò)互連技術(shù)，例如：NB-IoT、LoRa、Zigbee、Wireless LAN、Bluetooth….等無線通信技術(shù)；應(yīng)用服務(wù)層是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)，其中包含信息儲存、管理與分析技術(shù)，例如：網(wǎng)頁技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析與云端運算。
物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)

如果以物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)傳輸層來看，近幾年有許多針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之無線通信技術(shù)被發(fā)展出來，常見物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)有NB-IoT、LoRa、SIGFOX、Zigbee、WiFi、Bluetooth、NFC…等。

2018年電信業(yè)者已陸續(xù)開放NB-IoT商用服務(wù)。NB-IoT(Narrow Band -Internet of Things) 是NB-CIoT和NB-LTE兩種標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)合，是3GPP R13階段LTE的一項重要增強(qiáng)技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)可以直接部署在現(xiàn)有2G/3G/4G網(wǎng)絡(luò)，具有覆蓋廣、連接多、速率低、成本低、功耗低、架構(gòu)優(yōu)…等特點。雖然NB-IoT技術(shù)被提出的時間比較晚，但近一年在全世界發(fā)展速度非常快，其中主要關(guān)鍵是電信業(yè)者可以不必重新布建基地臺，透過在現(xiàn)有4G基地臺升級就可以提供NB-IoT服務(wù)，大幅降低電信業(yè)者建置服務(wù)的成本。

LoRa(Long Range)是一種低功耗廣域網(wǎng)(Low PowerWide Area Network，LPWAN)通訊技術(shù)，Semtech公司于2013年發(fā)布的超長距離低功耗數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。以往，在LPWAN產(chǎn)生之前，似乎只能在遠(yuǎn)距離以及低功耗兩者之間做取舍。而LoRa無線技術(shù)的出現(xiàn)，改變了關(guān)于傳輸距離與功耗的折衷考慮方式，不僅可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸，并且同時兼具低功耗、低成本的優(yōu)點。LoRa的傳輸距離范圍為15至20公里，低功耗的特性延長了電池使用壽命，免牌照的頻段、基礎(chǔ)設(shè)施以及節(jié)點/終端的低成本。

SIGFOX也是一種低功耗廣域網(wǎng)(Low PowerWide Area Network，LPWAN)通訊技術(shù)。SIGFOX臺灣地區(qū)、新加坡營運商臺灣優(yōu)納比（Unabiz）于2017年獲得NCC核發(fā)“互聯(lián)網(wǎng)接取一般二類電信執(zhí)照”，目前SIGFOX在臺灣的合作伙伴包括中興保全、Obike等50多家廠商，未來可望能發(fā)展更多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

除了以上三種低功耗廣域網(wǎng)外，常見的低功率短距離物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)還有Zigbee、WiFi、Bluetooth、NFC…等，其中Bluetooth 5.0在2016年6月被宣布，更針對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行許多底層優(yōu)化。

物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)地址需求

無論物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)選擇那一種無線通信技術(shù)，最重要還是將面臨物體裝置(物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點)地址不足問題，尤其面對上萬個或上億個物體裝置，好的尋址方案將可以降低網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)互連之復(fù)雜度與維護(hù)管理成本。

由于互聯(lián)網(wǎng)版本4(IPv4, Internet Protocol version 4)地址空間有限，因此許多尋址方案常會采用NAT(Network Address Translation)IP地址分享之解決方案。然而，NAT會破壞網(wǎng)絡(luò)互連透通性，因此對于數(shù)據(jù)雙向傳輸需求之物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，將會產(chǎn)生雙向互聯(lián)問題。雖然目前有其他解決方案可以處理NAT透通性問題，但卻會提高網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度與維護(hù)管理成本。

互聯(lián)網(wǎng)版本6 (IPv6, Internet Protocol version 6) 是下一代互聯(lián)網(wǎng)協(xié)定，它被設(shè)計用來替代當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)IPv4，地址長度由32位提升至128位，IPv6地址空間多達(dá)2128個地址。因此，IPv6可以直接解決物聯(lián)網(wǎng)面臨之地址不足問題，并且保持網(wǎng)絡(luò)互連透通性，物體裝置可以進(jìn)行任何形式之雙向聯(lián)機(jī)。

結(jié)論

對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)不斷推陳出新，無處不在的連接和控制是物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的基本要素與主張，在物體裝置與物體裝置之間，如何有效率地進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，提供無縫的通信鏈接，這將是物聯(lián)網(wǎng)必須克服的挑戰(zhàn)。從全球來看，移動網(wǎng)絡(luò)將在2016年至2021年期間支持約40億個新的移動連接設(shè)備和連接。因此，對于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用發(fā)展，與IPv4各種解決方案相比，IPv6仍是目前最佳的解決方案，IPv6能夠降低網(wǎng)絡(luò)互連復(fù)雜性和成本；相信未來物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用趨勢，IPv6在新一代通訊協(xié)議中將扮演重要的角色。