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新象新知

物聯網相關技術架構

999年，美國Auto-ID首先提出 Application
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1〝物聯網〞的概念，稱物聯網主 layer
要是建立在物品編碼、RFID（無線射
ᔗңቺ
頻辨識）技術和網際網路的基礎上，
依此概念，物聯網的發展由三層架構
所組成：感知層、網路層、應用層
[4]
（如 圖二） 。
2G
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感知層 Network
3G ಌ୞೾߭ᆪၰ׭೛
物聯網最底層的架構就是利用各種感 layer
圖一、晶圓教父張忠謀以「Next Big Things」為題發表演說 ( 圖：涂志豪 ) ໵ᆓၽᆘ׭೛
測器，把環境中的各種資訊透過整 4G ᆪၰቺ
合在感測器的微處理器變為物理光電
信號，再經由電信網路傳送到電腦或
伺服器系統來處理這些訊息和資料儲
實踐，隨著網路通訊與感測器的發展，2005年國際電信聯盟
存。前文提到，物聯網要能人與物資
發布了《ITU網際網路報告2005：物聯網》，The internet of
訊互通、物與物資訊互通，資訊互通
things（IOT） 這份報告包含七個章節：物聯網簡介、可用技 ณጤৣᓝ׭೛
就必須先要能辨識身分，就像每台電 Perception
術、市場機會、潛在挑戰、發展中國家機遇、美好前景、新生 ณጤདขᆪၰ
腦有自己唯一的網路IP，每個物品也 layer
態系統，從此正式宣告「物聯網」時代的來臨。 ൹Τԓ׭೛
要有自己的身分資訊(tag)，好比現在 དޤቺ
可是到底什麼是物聯網 ? 最初的定義是 :「當今的電腦以及網 的1維條碼(Bar code)、2維條碼(QR
際網路幾乎完全依賴於人類來提供信息。網際網路上大約有 code)等，物品有了身分證，但又要
50 petabytes（一個 petabyte 為 1,024 terabytes）的數據， 如何去讀取物品的資訊和送出資訊?
其中大部分最初由人來獲取和創建的，通過打字、錄音、照相 現今主流技術是以RFID為主，再透過 圖二、物聯網由三層架構所組成 : 感知層、網路層、應用層 [4]
或掃描條碼等方式。傳統的網際網路藍圖中忽略了為數最多 無線網路的Zigbee或藍芽將物品（或
並且最重要的節點—人。 而問題是，人的時間、精力和準確 感測器）的資訊傳送出去。感知層的
度都是有限的，他們並不適於從真實世界中截獲信息。這是一 結構系統，除了最重要由微機電所製 隨機存取的兩個特長的鐵電隨機記 優點，其它也有應用Bluetooth的無線網路技術，需求差
個大問題。我們生活於一個物質世界中，我們不能把虛擬的信 作的各種類感測器元件外，其系統還 憶體。FRAM的數據保持，不僅不 別主要是看資訊傳輸量（Bluetooth較大），外網則是如
息當做糧食吃，也不能當做柴火來燒。想法和信息很重要，但 包含訊號處理器的微型電腦記憶體和 需要備用電池，與FLASH等傳統 何透過網際網路將感知層的資訊上傳到雲端再分享至各
物質世界是更本質的。當今的信息技術如此依賴於人產生的信 訊號發送裝置等的電子整合元件。事 非揮發性記憶體相比，具有優越的 所需的單位，Wi-Fi的無線區域網路也逐漸應用到物聯網
息，以至於我們的電腦更了解思想而不是物質。如果電腦能不 實上就是為了達到某種作用的一種嵌 高速寫入，高讀寫耐久性和低功耗 的無線網路技術，目前比較重要的是如何整合這些異質
藉助我們的幫助，就獲知物質世界中各種可以被獲取的信息， 入式裝置，各類的感測器其作用不外 性能。事實上要使感知層充分使用 網路介面。雖然網路層是物聯網發展的核心，筆者倒不
我們將能夠跟蹤和計量那些物質，極大地減少浪費、損失和消 乎將環境的各種物理與化學變化，轉 和發揮，感測器所屬的嵌入式裝置 想在此多談論物聯網的網路層技術，反倒是想在此釐清
[3]
耗。我們將知曉物品何時需要更換、維修或召回，他們是新的 換成類比的電壓電流或光電訊號，透 如何有自我的能量採集技術才是關 物聯網和大家熟知的網際網路有什麼概念上的差別 。根
還是過了有效期。物聯網有改變世界的潛能，就像網際網路一 過不同需求的微處理器或微型電腦 鍵，否則不能達成無線安裝與長期 據物聯網與網際網路的關係分類，不同專家學者對物聯
樣，甚至更多。」 [2] （ASIC特殊應用積體電路，DSP數位 使用的目的，至於這部分正在發展 網給出了各自的定義，可歸納為如下四種類型：
中的無線充電系統，特別是較遠距 ▂
信號處理器或 FPGA現場可編輯邏輯 物聯網是感測網路，不接入網際網路；
目前較為公認的物聯網的定義是：通過射頻識別、紅外感應器、 的磁共振無線充電技術，或許可提
閘陣列）將類比轉成數位，並經由內 ▂ 物聯網是網際網路的一部分；
全球定位系統、雷射掃描器等資訊感測設備，按約定的協定， 供一解。
建的程式作一些計算與編碼等工作， ▂ 物聯網是網際網路的補充網路；
把任何物品與網際網路連接起來，進行資訊交換和通訊，以進
至於記憶體方面為了達成省能效果， ▂ 物聯網是未來的網際網路。
[3]
行智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網路。 網路層
最新的記憶體FRAM (Ferroelectric
這四種概念都有定義的背景，與現今網際網路有其不同
用更簡單的說法：現今的資訊主要是人與人之間透過機器（行 Random Access Memory)也已廣泛 關於物聯網的網路層可略分成內網
的關聯，如果參照一下IBM提出的智慧城市概念，就會
動電話）與通信網路來交換，物聯網則可實現人與物資訊互 使用於工業自動化設備、智慧電錶、 與外網兩種，內網是主要是物與物
有比較清楚的分辨。2008年11月，IBM在美國紐約發布
通、物與物資訊互通，一個全面自動化與智慧化的世界。 監控、金融、醫療、RFID的感測器 之間的資訊交流，目前內網發展的
的《智慧地球：下一代領導人議程》主題報告所提出的
模組內，FRAM是一種融合了在斷電 主流無線網路技術是利用Zigbee的
「智慧地球」，即把新一代信息技術充分運用在各行各
情況下也能保留數據的非揮發性， 低耗電、低成本、易擴充安裝等的

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