中國要發展物聯網,應以下列五大主軸建構適合發展物聯網的產業環境:積極進行物聯網應用服務頻譜規劃、掌握物聯網垂直應用標準規范、建構物聯網云端服務營運平臺、鼓勵產業投入數據分析預測關鍵技術,以及建構具彈性系統架構之云端數據中心,以引領產業革命與商機、規劃新局。
物聯網發展的推動,頻譜不能缺席
在物聯網服務推動的探討當中,頻譜對于產業發展的重要性不容忽視。由于物聯網應用仰賴一個無所不在的網絡來鏈接所有的設備,帶來更大數據傳輸及更好通訊覆蓋率之需求。此外,為了有助于應用服務的推動,產業界期盼能夠以低成本且便利使用的方法來達到通訊互連的目的。這些要素除了需要通訊技術的突破外,亦需要主管機關在頻譜規劃上的配合,促使相關應用與技術得以發揮。
目前世界各國也開始進行物聯網頻譜資源之規劃。如美國 FCC 技術咨詢委員會便成立IoT Working Group, 集 結 Cisco、VMware、Verizon 等公司,共同探討在推動物聯網應用發展時,不同產業應用對于頻譜的需求,并找出FCC 可以著墨之處。同時美國業界亦建議 FCC釋出更多有利于中、短距離無線通信使用的免照頻譜,并持續關注由物聯網應用發展可能帶來上載流量增加的情況,以利后續頻譜規劃。面對國際間已經如火如荼投入物聯網頻譜規劃,我國應采取更積極的頻譜策略,以協助國內產業取得利于物聯網應用與服務發展的基礎環境。包含增加中、短距通訊之免照頻譜(如配置Sub 1 GHz工科醫頻段)供產業使用、持續追蹤如美、歐等地之頻譜規劃方向,以確保我國業者之產品與國外系統的互操作性等具體措施,將有助于中國在物聯網頻譜規劃之強化,以創造出有利于我國物聯網應用開發之環境。
掌握物聯網各垂直應用技術標準與界面規范
應對物聯網飛快發展,國際標準化組織不斷進行新的技術標準研究,如國際標準化組織 ITU-T 成立 IoT-GSI 與 FG M2M, 針對國際網絡通訊標準協議在物聯網的特殊應用進行優化;ISO(International Organization for Standardization)/ IEC(International Electrotechnical Commission) 則 成 立 JTC1 WG7,專注于制定感知網絡架構和需求標準;IEEE、3GPP(3rd Generation Partnership Project)亦啟動相關研究。此外,國際大廠亦成立產業聯盟,以掌握物聯網技術規范與應用界面規范,如 Intel 主導的 Open Interconnect Consortium(OIC)旨在定義一互操作性框架,以讓應用程序、操作系統、通訊協議和設備等各層間互連互通。OneM2M 則在處理不同物聯網垂直應用在異制網絡互通、設備互通管理、數據交換及信息安全等議題,目標在定義出不同垂直應用之接口標準規范及數據標準格式,以促使跨設備與跨應用之開放與互聯互通。由于物聯網應用領域十分多元,各領域均有出自于特殊應用需求的專業技術界面規范,中國產業若能積極參與國際產業聯盟,以掌握各垂直應用之統一數據格式與接口規范,將有助于廠商掌握不同應用場域需求與系統需求,并能借此切入物聯網各領域創新垂直應用。
建構物聯網云端服務營運平臺,以完備中國物聯網產業生態力, 降低垂直領域業者進入物聯網門坎
物聯網云端服務營運管理平臺(IoT PaaS)為物聯網生態體系中重要角色。通過 IoT PaaS,企業可遠程監控、操作設備,并能通過設備使用行為數據的收集與分析,作為設備維運及驅動創新服務之參考。物聯網應用支持平臺主要由聯機管理、設備管理及設備云等單元組成:
一、聯機管理
由于物聯網感知設備種類繁多,不同設備所產出的數據信息格式和形式不一致,會有分析處理困難的問題。借助 IoT PaaS 聯機管理模塊,企業可以理解不同設備產出之不同信息格式及形式的數據,進而確保設備互操作性。目前,包含 REST(Representational State Transfer;表述性狀態轉移)、MQTT(formerly Message Queue Telemetry Transport; 信息序列遙測傳輸)、CoAP(Constrained Application Protocol)、HTTP 等,都是目前物聯網設備和云端之間常見的信息協議。
二、設備管理
設備管理主要是能進行遠程的監測、診斷連網設備,借此掌握設備的壽命或實時運行狀況(如工廠中機臺或傳感器之電池壽命、聯機/脫機狀態、fireware / software 更新狀態等),以便作出預防性的決策,達到改善設備效能等效益。
三、設備云端
設備云端是由設備或是連網端點收集來的數據(Machine Data)儲存的地方,同時系統必須具備將時間序列的數據轉換為可以被行動應用存取的數據型態,借此連接 Web APP,提供企業進行商業分析。物聯網產業的競爭重點是創新的服務及商業模式,從目前成功案例無法歸納出可遵循的成功秘訣,但可以確定的是物聯網真正的價值來自于數據及服務,此有賴于平臺去收集資料,進而不斷嘗試提煉出創新商業模式。目前 Apple、Google、Intel、IBM都有計劃地建立各自 IoT PaaS,以爭取全世界的數據并從中獲得最大的利益。中國亦應建構中國IoT PaaS,以加速本土IoT SaaS 開發,進而掌握可獲利的服務或商業模式。
鼓勵產業投入資料分析預測關鍵技術
物聯網應用的成功需要依賴感知網絡與海量數據分析技術密切整合,前者負責搜集周圍的環境信息,并尋找最佳路徑傳遞出去。后者則從搜集到的海量數據之中找出潛在商業價值、擬定未來投資決策、發現未來商業問題并制定應對策略。目前產業面對海量資料應用最關注三大議題為:1. 追蹤和管理物聯網的數據模型,2. 處理與儲存機器數據和信息效率化,3. 管理資產和建構數據分析規則。
1. 追蹤和管理物聯網的數據模型:為了建立 Big Data 應用,企業需要將所有的連網機器或資產賦予一種數據模型(Model)。此模型定義了一組數據項,如:時間序列的傳感器讀數或數據點,以及它們的儲存選項,例如:警示、事件、地點、上傳文件、屬性等。除讓企業可以彈性的搜集各種對象信息,并實時示警或查詢資產數據。
2. 處理與儲存機器數據的效率化平臺:為了讓企業可快速收集數據與編制索引,同時面對未來數據量不斷增加的情況下,必須提供一個高效與彈性擴充的分布式儲存與運算架構。Hadoop與 MapReduce 是目前最常見的技術平臺。前者主要將資料分割并分配給其他服務器集群,并且可以彈性的擴充至數千個節點來完成執行任務并儲存數據。后者則方便開發者讓程序在分布式系統上運算,通過將數據切割并分發給數千個節點計算后再整合運算結果,相較于傳統方法大大提升數據與信息處理與儲存的效率。
3. 管理資產和建構數據分析規則:管理和分析機器與資產需要一個可視化接口與平臺,讓企業可以靈活的瀏覽各式各樣的群組狀態,并提供直覺的用戶接口及規則引擎(Rules Engine)。規則引擎得以讓企業自動生成基于個人化排程的觸發活動,例如:當TempSensor >135 度時產生示警服務。
物聯網創造價值的核心必須導入數據分析技術,中國應加速鼓勵產業投入上述海量資料分析預測關鍵技術,以協助企業挖掘物聯網潛在商業價值。
云端:以具彈性系統架構之云端數據中心,建構自主化云端平臺與數據中心方案
網絡設備大廠 Cisco 預測軟件定義網絡(Software-Defined Network,SDN)、物聯網與云端運算是未來重要的 ICT 關鍵技術,并視三者為未來公司營收成長主要來源。其中 SDN與物聯網普遍受到國際營運商的青睞,原因在于 SDN 能夠優化網絡架構,節省資本支出以及降低維運成本,而物聯網則能創造新的營業模式,帶來更多業務收入。
通過 SDN 控制軟件的集中管理功能,可運用于物聯網核心網絡與存取網絡的管理,如遠程監控、安全認證、網絡虛擬化以及內容傳遞網絡等。在轉換 SDN 網絡架構后,并可采用一般且通用的硬件取代,搭配 SDN 控制軟件來優化硬設備,因而省下不少成本。如網絡巨頭 Google 于 2012 年宣布將其內部網絡轉換成 SDN 架構,網絡虛擬化與云端平臺大廠 VMware 亦提出軟件定義數據中心(Software-Defined Data Center,SDDC)的概念,通過集中式控制器上所執行的軟件,來節省成本、縮短部署時間。
此外,一旦倍數成長的聯網設備連上網絡,將創造出新型態的物聯網應用服務,同時也引發網絡安全、電力耗損以及網絡管理等新議題。SDN 架構具備集中控制、虛擬化、可編程三大網絡優化特性,有機會解決物聯網上述面臨的挑戰,加速物聯網應用之發展。
在SDN 與物聯網整合與互補大趨勢之下,中國應加速建構具彈性系統架構之云端數據中心,借助建構軟件定義數據中心(Software- Defined Data Center)、 軟 體 定 義 儲 存(Software-Defined Storage)等關鍵技術,培養云端平臺與數據中心方案之自主能力,建構發展物聯網彈性應用環境,從而作為各應用之基礎平臺,加速物聯網可持續性商業模式之發展。
結語
隨著萬物聯網時代來臨,信息通訊產業已經走向跨技術與跨領域的創新。中國要發展物聯網,應以下列五大執行主軸方向,建構適合發展物聯網的產業環境:進行物聯網應用服務頻譜規劃、掌握物聯網垂直應用標準規范、建構物聯網云端服務營運平臺、鼓勵產業投入海量數據分析關鍵技術,以及建構具彈性系統架構之云端數據中心,以引領產業革命與商機、規劃新局。
(審核編輯: 智匯小蟹)
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