談談物聯網(Internet of Things) -- Part. 3

提到終端,上一篇談到的是運算平台,這邊想來談談實體的連接方式,這裡可能就包括了有線無線的連結,以終端來說,大家想到的聯網方式大概就是實體網路,而這個部分可能就會提到網路的七層架構,這個我就不提了,基本上大家可以想像的就是用Ethernet,當然從我有接觸的10M,100M,1000M,.....,再來可能就是以前用的撥接,透過電話線與數據機,接著就是運用ADSL等,非常的多樣,而在物聯網,我們在看網路可能又有另一個面向,WAN/LAN/PAN等,可能又會牽涉到使用VPN,這些我倒沒有想要在此去多加著墨,只是想從我自己的經歷跟觀點作分享,先跟大家抱歉,我可能就會跳來跳去.

有線的連接事實上可以有很多種形式,比如最簡單的就是接上網路線,但是在物聯網的世界,可能就不只是這樣,因為他會有不同的通訊協議,而這些協議可能又用不同的方式做連接,大家可以先想一下,你的電腦現在有哪些接口/介面,從外觀來看,現在除了電源線,網路線,顯示的介面(這也有很多種),基本上看到的應該都是USB,可是之前就不一定是這樣,以早年的電腦,鍵盤用的跟滑鼠用的也都不同,接印表機的也不同,但是一般來說,我們可能會有兩種,一種叫做序列埠(Serial Port),另一種叫做並列埠(Parallel Port),這也不會再往深的談下去,在序列埠的部分又可分為RS232/422/485,有帶電沒帶電,這些都會運用在不同的應用與場景,至於其他部分可能就不多提.

在無線的連接則就也蠻有趣的,大家知道的應該是WiFi/4G/5G或是Bluetooth,但是在無線的部分其實還蠻多樣的,以物聯網應用會去區分要傳什麼樣的資料或是傳輸的頻率,我這邊把我知道的一些在做一點點說明,比如說802.11大概就是我們說的WiFi,但他有分2.4G/5G的頻率,802.11A/B/G/N/AC,......,以前的802.11A就是5Ghz頻段的WiFi最高可跑11Mbps,802.11B,則用2.4Ghz頻段提供最高11Mbp.至於Bluetooth,我的接觸應該是大概2002年左右,開始在手機上可以連接耳機或是一些小東西,比如當初SonyErisson推出手機加上藍牙小遙控車,或是可以跟Sony的PDA,做資料交換,還可以透過PDA撥號打電話給其他人,後續也就開始衍生更多的周邊整合.我這邊想針對幾個部分做分享WAN/LAN/PAN.

WAN (Wild Area Network), 稱為廣域網路,是連接不同地區區域網路的遠端網路,大家可以想像的連接方式可能就是用專線網路/撥接網路/ADSL/光纖網路/電信網路等連接,這邊會大概提到電信網路,因為這可能是大家比較了解的,也大概從20年前開始有人用手機上網,那時候應該是在2G的時代,頻寬其實不高,所以可能查一些資料跟發郵件,接續有GPRS,速度會在快一點點,那時應該有些車隊管理會用到,如同之前已提到台北的公車報站系統,就是透過車上的GPS定位跟GPRS跟系統對應後,則可以精確報出下一站站名,並提醒乘客.接者就到3G/HSDPA/HSUPA,速度已經大幅提升,也就讓手機或平板的應用更提升,也開始有分享網路頻寬的應用,接續到了4G/4G+,大概就是前幾年大家使用或是現在仍在使用的技術,也因為有了4G/4G+,一些戶外的電子看板也開始透過4G網路做節目排程跟發佈了,到現在5G的時代,基本上這樣的頻寬,大家應該很習慣的用來看影音串流,例如直接在手機上追劇,但似乎看到的都是頻寬一直增加,但是可以思考一下,還是有些應用不需要這麼高的頻寬啊,舉個例子,在大陸仍有2G的服務,不是應該老早就淘汰了？但是他們用來放在水表/電表/瓦斯表,這些都不需要很高頻寬也不需要隨時隨地傳送資料,但是就不需要人來抄錶了,另外也可以有用量的監控與趨勢的分析,這不就是物聯網另一個重點,“大數據",分析後可以幫助決策.所以2G網路還是有發揮的空間,但是技術還是不斷前行,所以GSMA也就針對物聯網訂定了NB-IoT/CAT.M的相關技術,而這些運用的是我們現在主流的4G基地台共用,另外在資費上也有不同的設計,例如大家用4G網路,一個門號可能最低是299台幣,但是想像一下,如果是瓦斯表,這樣不是太貴了,但是用了NB-IoT,他可能一個月就是30台幣,或是在未來的應用如貨物棧板結合這樣的技術,其實在貨物追蹤上更為簡單.

接下來的LAN(Local Area Netwrok 區域網路),這我想就不用多說明,大家在使用的不管是有線的Ethernet透過RJ45的接頭或是無線的WiFi,這應該大家都很了解,但是以物聯網來說,可靠度是一件非常重要的事情,所以大家可能就會注意到MESH的技術,為什麼需要這樣的技術,舉個例子,醫院中,現在很多護理站有巡房推車,他應該無法使用有線網路,所以WiFi就會是主選,但是使用過的人都知道距離會影響傳輸穩定性,所以何時需要換基地台,想像一下我們在用電信網路沒這個問題,因為他是蜂潮狀的基地台建制設計,這也能夠明確何時需要轉換基地台,資料如何不會漏接,在WiFi MESH的技術導入,針對護理站其實有極大的幫助,不管是巡房時,病人的資料上傳,確認巡房進度,到交班時的設備清點,這些都是物聯網的應用.

現在要談的是PAN (Personal Area Network 個人網路),以往會比較想到的是電腦連接周邊如印表機,但是現在智慧家電,其實已經運用了很多的技術,例如電燈,溫濕度等,都可以透過無線連接來做應用,這邊我比較會多談一些WPAN(Wireless Personal Area Network),應該會有Zigbee/Bluetooth/LoRa/Sigfox.

Zigbee在以往就是大量用在家用的設備連結,現今仍是很多廠家使用,但慢慢有一些轉到Bluetooth,而Bluetooth在市場上也有很長一段時間,不斷演進,現在應該已經到了5.x的版本,更提供了Low Power的版本,主要都是在設備可能需要使用多年但又使用電池作為能源提供方式.另外可能會談到LoRa/Sigfox,這兩個其實也可被歸到WAN的範疇,因為LoRa分為LoRa WAN跟Private LoRa,LoRa WAN跟Sigfox都需要基地台,而現在有提供LoRa WAN服務的是亞太電信,這就取決於使用的場域是否有基地台建置了,Sigfox比較不同在於它的整體是一套服務模式,透過他的經營體系去提供服務,會很類似電信公司的服務模式,那Private LoRa的應用會比較彈性,需要LoRa Sensor/LoRa Gateway,舉個例子,在煉油廠,很多地方都設置了LoRa感測器,主要就是要偵測煉油廠的環境安全,在設置幾個LoRa Gateway並連上LAＮ,這就是一種應用,很容易的配置,另外LoRa的Sensor可能設置上去醫用就是五年以上,這個部分用電池就可以達到,就不需要額外去拉線或是要思考如何建置.

物聯網的網路部分其實非常的艱深,我只是把我知道的一些皮毛作為分享,當然不敢說資訊正確,也就提供大家做參考.