花粉小姐的部落>產業趨勢 淺談物聯網以及未來展望
家偉老師今天節目提到物聯網，那就來跟大家聊一下這個產業。
Disclaimer, 作者只是學生，僅用最簡單的方式讓大家了解物聯網的概念。
如果前輩看到有誤還請不吝指教。
>淺談物聯網
物聯網 (IoT) 貴為近年來科技的一大主題，實際了解的人其實不多。物聯網的定義，從
字面來看，Internet of Things, 就是由物體連接成的網路。電腦最早是計算機，而後有
人把電腦互相連接做傳輸，演化成網際網路。而物聯網簡單的定義就是將物體串聯起來，
而這物體未必是連上網際網路的電腦，或手機等計算設備。
我們用平易近人的方式來了解。講述IoT最經典的例子就是天氣土司機的例子。這個吐司
機會通過網際網路讀取當天天氣預報的數據，再把數據列印到吐司上(把部分烤焦)。或是
下圖，是敝實驗室的某個計劃的架構簡化，把它想像成小米手環會比較好懂些。手環
(End Device) 會發送你心跳睡眠等數據透過基地台發送給伺服器，伺服器會把數據存到
資料庫，如果我想要知道我的數據，就透過手機APP或是WebApp去查看。
但這個如果把這個手環想成電腦，那不就和一般的網際網路一樣了？如果有小米(或其他)
手環的可以想想他的運作方式。手環會將原始數據 (raw data) 透過藍芽這個通訊協定傳
輸給手機，再由手機將數據轉透過基地台轉給伺服器儲存。在終端裝置 (手環) 未必需要
運算工能，只需要將Sensor (傳感器?) 讀到的數據儲存，等到接通手機時再丟給手機，
就沒他的事了。通常一個IC就可以搞定儲存、傳輸的動作，不需要動用到CPU這種比較高
階的運算單元。簡單來說，就是接上通訊模組的Sensor。而終端裝置與手機通訊，使用的
是藍芽而不是網際網路。因此如果要解釋IoT，小米手環算最好的例子。
上圖的例子，就是敝實驗室與某電信合作的專案之一，使用物聯網的技術來監測人們的健
康，因此目前許多的應用研發都跨足生醫領域。這個可以被運用在長照上：療養院為了有
效照顧，就給所有長者戴上監測生物數據的手環，透過數據及時發現有無異狀，或在健康
檢查時交給醫學專業者分析數據。另外一個例子就是 COVID-19自主健康管理的例子。據
我所知，我母雞斗的哪個政府就使用這個來檢測集中檢疫者的健康數據。以上這兩個例子
，完全不用碰到網際網路，因為這些終端設備會待在一個特定的範圍。它們是發送器，只
要有辦法把數據傳出去就好。經過若干個 gateway 來到療養院或是檢疫所的電腦，讓監
測人員可以讀取。
到這邊是不是也開始有疑問。這樣看來，物聯網的定義似乎滿廣泛的。這樣我用我的藍芽
耳機連手機，或是用 Amazon Alexa 來控制燈的顏色，都算是應用。或許物聯網沒有你想
的那麼遙遠。
>物聯分三國
講了這麼多，那為甚麼不直接用網際網路呢？最簡單的解釋就是耗能。而這些比較不耗能
的、跟Wi-Fi和數據網路相比耗能較小的通訊協定是甚麼呢？目前有三大家，分別是 LoRa
、NB-IoT、以及Sigfox。
LoRa: 需要建置自己的 Gateway (可以想成基地台)、耗能低、常被用在固定範圍，像是
一個建築物裡面。在三維空間我們需要四個對照點才能做定位，因此理論上有四個
Gateway，就能對有效範圍內的終端裝置做定位。假設我是Amazon，我在物流園區需要定
位我所有的貨架機器人，就可以用LoRa來做低耗能的操作、定位以及資訊傳輸。LoRa的一
大特點就是具有可移動性。
https://imgur.com/q5augXI 左：終端機 ：LoRa Gateway
NB-IoT: 範圍可以很廣，因為他使用的是 4G 網路涵蓋頻寬，所以只要4G有到的地方都可
以使用，且只要付錢給電信業者 (傳輸通過的就是一般網路基地台) 不用自己買設備，延
遲也比LoRa短。但缺點就是不如LoRa可以做客製化，以及裝置可移動性較低。因此，如果
我有一個半山腰的茶園，我就可以透過NB-IoT 的數據來監測各個區域的濕度溫度等。
Sigfox: 要說IoT是三強鼎立或二強一弱都可以。Sigfox的設計提供極小的傳輸量以及極
慢的傳輸速度，而他的優勢是耗能很低、模組價錢也最便宜。但由於設計上 Capacity 的
限制，讓他在並沒有受到太多人的青睞，整體的使用率最低，而且正在持續衰退。
使用協定會影響到設備的選擇，而協定的選擇往往取決於應用的層面。綜合以上討論，
LoRa 大多使用在工業等較封閉場合、而NB-IoT 則是多用於大範圍、低移動性的場合。
>過去、現在、未來
講了這麼多，到底能幹嘛？IoT到底是不是趨勢？怎麼搞到現在講IoT？Cisco認為IoT技術
的開端是08, 09年，發展到現在也快15年了。目前IoT的限制包含三大面向，分別是連接
性、安全性、整合性。產業的突破關鍵在於：通訊協定之間的整合、審計的完善、法規的
制定、以及去中心。
在整合這塊，也有若干標準正在制定階段，如同敝人實驗室著手的某標準，就是著重在
LoRa以及NB-IoT兩大系統的打通，增加應用的靈活性。如果不能互通，只能使用一種協定
，要監測放牧羊群的生物數據該用具移動性的LoRa，還是適合大範圍的NB-IoT？
至於審計以及去中心化，大家一定會馬上想到區塊鍊。它既能作帳(審計)、有去中心化本
質，也能解決不少安全性的限制，因此這也是學界在努力的方向之一。另外因為少了中心
伺服器，運算的責任就必須回到peer之間，因此邊際運算的發展也會加速物聯網往去中心
化的方向走。
另外有些分析師喜歡講的名詞，AIoT，其實就是人工智能(AI)與物聯網(IoT)的結合應用
。舉例來說，如果你的智能冰箱不僅能紀錄且讓你控制濕度溫度，還能藉由人工智慧來分
析某種內容物最適合的溫度濕度並自動調整，或自動記錄內含物，那就是AIoT的應用。
展望
>結語
所以回到重點，要買哪些股票？先講結論：萬物皆IoT概念股。回到療養院的例子。療養
院用的伺服器，直接對應到的當然就是品牌 (戴爾、惠普等) 以及代工廠 (英業達、仁寶
等)，還有板卡、晶片…。要用LoRa就會用到自己的Gateway，影響的就是通訊設備製造業
者；用NB-IoT對應到的就是電信商。至於終端機除了一般硬體設備想的到的上下游以外，
還有被動元件(Sensor)產業。就算是傳產，如果成功導入IoT增加產能，那對其也會有正
面影響。
(大家在意的車網需要即時性，所以不太能在車與車之間的連接上。)
IoT包山包海。去年底去看台電的智能電網展區，發現智慧電表的普及度真的很低。加上
台灣使用Alexa等智能家居的族群其實不多，其實也反映出物聯網在技術上、應用上、以
及普及度上，還有很長的路要走。至於我看不看好物聯網的發展呢？答案我想從字裡行間
應該就看的出來了。
https://bit.ly/3synazD
https://www.link-labs.com/blog/nb-iot-vs-lora-vs-sigfox
https://www.synopsys.com/designware-ip/technical-bulletin/ai-edge-computing-5g-iot.html
https://ieeexplore.ieee.org/document/4374241
https://standards.ieee.org/project/2668.html
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