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物联网重点技术LPWAN解析

物联网是信息通讯产业接下来的发展重点之一,而且会由许多新创团队推出各种产品与应用,做为信息通讯领域新创团队的推手之一,《Mobileheros通讯大赛》已经举办了15年,更从2014开始锁定物联网、智慧城市为主题,召募许多好手参与竞赛,也产出许多优秀的作品。

2017年通讯大赛即将于5月开始召募参赛团队,同样以物联网、智慧城市做为主旋律,相关的应用可以千变万化,但同样都需要无线网络做为底层机制,为了应对物联网装置省电、长距离传输数据的需求,低功耗广域网(Low Power Wide Area Network, LPWAN)因此而生,本文即在介绍LPWAN六大主要技术、各家优势与产业发展、商业模式与智慧城市应用。

LPWAN由于不要求复杂的影音、大数据传输、即时消息等,是物联网谈论多年之后,最具体的万物联网实现,物联网装置数量被看好有智能手机十倍的市场规模,因此产业界面对此一趋势,也兴起一波投入热潮,希望能先行卡位抢占商机。

无线通信领域20年来的发展非常迅速,从移动电话问世到现在已经在讨论第五代标准,而在5G正式上路之前,LPWAN提供产业持续前进的动力,由于LPWAN相关技术难度不高,所以许多低功耗长距离的技术陆续被提出,较受注目的包括用户许可证频段的NB-IoT(Narrow Band-IoT),以及采用非授权频段的LoRaWAN、Sigfox、Weightless、HaLow、RPMA(Random Phase Multiple Access)等。

这些技术有些已发展一段时间因概念接近物联网应用而被归类LPWAN范畴,也有全新制定如NB-IoT,另有现有技术延伸的版本如HaLow,特别的是这些技术几乎同时在2017年就位,可以明显感受各技术阵营动作频频,预期这场竞赛在今年会是科技产业一整年最热门的话题之一。

LPWAN 概论与6个主要技术介绍与比较

目前较受关注的六个LPWAN技术中,大概可以从技术使用的无线电频段分成授权频段(License Band)与非授权频段(Unlicense Band)(表1),用户许可证频段技术为3GPP主导的NB-IoT,采用现有3G/4G网络,主要投入为电信营运商与相关设备厂商;而使用非授权频段技术就呈现遍地开花的状况,大部分不属于电信领域的ICT厂商都投入这些技术,甚至多方押宝。本文希望就2017年这些技术的发展现况与布局,观察未来LPWAN的样貌。

▼表1:LPWAN 六个主要技术。

物联网重点技术LPWAN解析

NB-IoT力拼后来居上

3GPP在2016年惊觉LPWAN商机已经降临,决定于6月发表的R13规范就推出NB-IoT的正式标准,所以目前也还没有商业应用的案例,Vodafone宣布即将于2017年3月于德国、爱尔兰等国家推出服务。NB-IoT之所以受到瞩目,因为该技术是由3GPP主导,并获得三大电信设备商诺基亚(Nokia)、爱立信(Ericsson)、华为支持,加上全球三百多家电信营运商的移动网络布建覆盖全球90%以上区域与几十亿人口,而且不用布建新的网络,诺基亚(Nokia)解决方案营销部台港澳业务销售总监郑志中表示,NB-IoT三种网络运作频段,无论是在现有频段(In Band)、保护频段(Guard Band)或新频段(Stand Alone)皆可以简单的利用软件升级,在最短时间内推动服务上路。

另外,NB-IoT使用电信级网络,所以对于网络质量、讯息安全都有高度的保障,在部分敏感性较高的应用,如高价货品的追踪相对有利基。2017年3GPP还要发表R14版本的技术规范,在NB-IoT的部分包括,定位(Positioning)、多播(Multicast)、非标定的PBR增强(Non-Anchor PRB enhancement)、移动性与服务连续性(Mobility and service continuity)、新的功率消耗模式(New Power Class)、降低功率消耗与延迟性(Power consumption and latency reduction),让NB-IoT的技术竞争力更为完整。

不过,相信自Vodafone推出NB-IoT服务之后,许多营运商就会陆续跟进,2017年下半年会有更多的系统测试与上线,预计到2017年底会有约20个电信营运商推出相关服务,同时这段时间也是营运商推广其服务模式与终端产品的关键时刻,一般预测2018年以后才会是NB-IoT技术大显身手的时间,主要是R14版本的技术改善内容已经稳定也导入相关产品,同时营运商也可以摸索出市场接受的商业模式。

Sigfox积极布建网络

而在2017年NB-IoT还未站稳脚步的这一年,可以说是非授权频段技术可以拉开差距的最佳时机,原先以LoRaWAN、Sigfox、RPMA这些标准为主的LPWAN技术,技术成熟度本就领先NB-IoT一~二年,2017年部分LPWAN技术已经踏上商业化的脚步,若可以利用这不到两年的时间好好发展,或许就可以抢占先机,并借此在市场上取得一席之地。

来自法国的Sigfox显然非常清楚不管是授权频段的NB-IoT或非授权频段的竞争对手们,现阶段最重要的目标就是网络布建,与表1在2016年9月的统计数字相较,Sigfox 2017年1月的网络涵盖进步到了29个国家地区、170万平方公里、4亿7100万人口,包括透过其在台合作网络营运商优纳比(UnaBiz),于2016年12月启动六都的网络布建。

Sigfox计划于2018年将网络布建推进到60个国家。与其他LPWAN技术相较,Sigfox是传输速率最低的技术仅100bits/s,每天每个装置只能传送最多140个讯息,每个讯息酬载(Payload)最大12bytes。装置(TX)跟基地台(RX)之间不需要任何沟通,装置只要在对的频率发射讯号(使用SigFox Radio Protocol),基地台会自行接收讯息。

Sigfox定位为物联网的营运商,所以该公司自己掌握核心网络的营运与布建,强调一个国家地区一个营运商,全球同一网络,这是该技术最大的特色,但某种程度也是发展的一大阻碍,因为网络服务商无法进入其产业链,少了电信商的支持,Sigfox要进入消费性物联网市场难度将更为提升。

LoRa大军声势浩大

由IBM、Cisco领军的LoRa可以说是目前为止最受产业支持的LPWAN技术,LoRa联盟以17个赞助会员为主,甚至包括韩国SK Telecom与法国Orange与中兴这类电信厂商加入,台湾同样也有许多厂商参与,联盟中各领域类型的厂商都有,目前也积极在各地布建网络当中,台湾就有鸿海旗下的富鸿网于双北市布建了500个基地台;另外,正文科技也透过台北市智慧城市计划布建了一个LoRa实验网络。

LoRa表示,2016年有17个国家宣布建网计划,超过120个城市已有运行网络,也受到多个电信营运商支持,包括台湾的亚太电信也在鸿海集团资源的支持下,宣示进军LoRaWAN领域,并成立富鸿网串连上下游,其实行类似Sigfox的垂直整合模式,从上游的硬件制造到网络布建、服务供应一条龙的作法,如果该模式成功,可能会成为物联网时代领导厂商之一。

不过,LoRa在目前400多个联盟会员中,芯片厂商算是相对弱势的一环,与Sigfox相较,该技术虽然掌握核心网络,但在芯片与接口设备上采取开放的态度,免费授权给芯片供货商,LoRa虽然也积极与芯片商合作,但其网络核心技术掌握在发起厂商之一的升特(Semtech)身上,芯片厂商要合作通常是以MCU搭配Semtech的通讯芯片,或者推出模块的方式。

RPMA唯一采用2.4GHz

与其他LPWAN技术普遍采用Sub-GHz频段不同,由美国IC设计公司Ingenu主导的随机相位多重存取(Random Phase Multiple Access, RPMA),采用我们熟知的2.4GHz频段,并支持固件空中更新(FOTA)功能。无线模块厂商u-blox商业开发经理黄俊豪(图1)说明,该公司在非授权频段的LPWAN技术中特别看好RPMA,所以将与Ingenu合作,由Ingenu提供核心IP、瑞萨(Renesae)制造芯片、u-blox负责模块整合制造,同样具有低成本、传输距离远、电池续航力超过十年的特点,产品将于2017年第一季问世。

▼图1:u-blox商业开发经理黄俊豪。

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与其他LPWAN技术相较,Ingenu认为,其网络覆盖能力强,RPMA基地台覆盖整个美国只需要619个基地台,而采用LoRa技术则需要10830个基地台。系统容量大,以美国为例,如果物联网中的设备每小时传输一百个字节的信息,那么采用RPMA技术可以接入249232个设备,而采用LoRa技术和Sigfox技术则分别只能接入2673个设备和9706个设备。

为迅速占领低功耗广域网市场,Ingenu表示,该公司已经在全球超过45个国家和地区部署其2.4GHz网络RPMA,目标在2016年底于美国30个城市建立600个通讯塔,覆盖七成的美国国土。此外Ingenu也打算与更多芯片、模块及系统供货商建立伙伴关系,围绕RPMA技术打造健康的生态系统,进一步推进RPMA的市场应用。

Weightless鸭子划水当中

Weightless有三个不同的架构:Weightless-N、Weightless-P和Weightless-W。Weightless-N属于单向通讯,是低成本的版本;Weightless-P是双向通信版本,通讯效能较好;如果当地TV空白频段可用,可选择Weightless-W。ARM支持的Weightless-P带宽为12.5kHz。

Weightless与欧洲电信标准化协会(European Telecommunications Standards Institute, ETSI)达成合作协议,该技术未来可能会仿效Wi-Fi,建立统一的标准和认证体系,将技术和产品标准化、产业化。根据Weightless SIG的目标,一个Weightless连接终端成本希望在2美元以内,一个Weightless基地台的材料成本低于3000美元。

Weightless-P使用GMSK(高斯滤波最小频移键控)和offset-QPSK(偏移四相相移键控)调变提供最佳的功率放大器效率。优必阔科技(Ubiik)研发副总经理傅倬(图2)解释,offset-QPSK调变本身还具有干扰免疫和使用扩频技术提高网络链接质量。17dBm的低传送功耗,终端可以用纽扣电池供电。自适应数据速率还允许节点用最小的发送功率建立一个新的信号信道到基地台,因此可以延长电池寿命。在待机模式下,Weightless-P的功耗小于100uW。

▼图2:优必阔科技(Ubiik)研发副总经理傅倬。

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HaLow让WiFi走出户外

在无线局域网络(WLAN)取得巨大成功的WiFi,其实一直想要克服只能局限于室内的状况,由IEEE主导的802.11ah标准,Draft 9.0版本于2016年9月完成,12月完成标准委员会核定程序,预计2018年可以商业化,命名为HaLow,采用非授权的900MHz频段,传输距离达1公里,传输速率150kbps~347Mbps。

IEEE还规划有采用电视白频道频段54~790MHz的802.11af技术(图3),期待能提供更低功耗与更长传输距离,从HaLow的规格看来,传输距离与动辄数十公里的其他LPWAN技术相较还有一段差距,虽然可以透过Multi-hop relays技术延伸到数公里,但由于起步时间较晚,产业链也呈现付之阙如的状况。好处是WiFi网络布建并不困难,只要透过设备升级就可以,目前也只定位在NB-IoT的中继解决方案,真正广域的连结还是透过NB-IoT。

▼图3:采用电视白频道频段54~790MHz的802.11af 技术。

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三个最被注目的技术:NB-IoT、Sigfox、LoRa

NB-IoT、Sigfox、LoRa这三个最被注目的LPWAN技术,LoRa有最多厂商支持,技术最简单的Sigfox最有可能在短时间内达到终端芯片2美元的目标,NB-IoT则很可能在2018年领导LPWAN市场,LPWAN引发科技业近年少见的投入热潮,物联网的产业规模无庸置疑,但哪个技术才是消费者需要的?是不是要多选几个技术投入?押宝哪一个成功机率最高?我们来帮LPWAN三强比一比。

NB-IoT万事俱备只欠东风

NB-IoT由于有3GPP的主导与全球电信营运商背书,而且采用电信级网络与服务,被视为最有低功耗物联网时代霸主的潜力,3GPP支持的LTE-M(或eMTC)、NB-IoT等技术,工作于授权频谱下,为绝大多数通信营运商所采用,目前在亚洲、欧洲、美洲等区域已开通实验网,预计到2018年全球至少超过30家营运商会投入营运。

由于NB-IoT不需要重新布建网络,产业链也与现有电信网络产业的厂商一致,包括设备供应与网络服务都是现有的,因此相关业者等待的“东风”便是市场需求,NB-IoT的服务有较高的成本,所以服务必须收费,但是甚么样的服务消费者会愿意付费,NB-IoT的商业模式不同以往,而且也不像过去用SIM卡收费的模式,许多物联网节点并不跟着人走。

另外,推动NB-IoT最积极的厂商华为,也透过旗下的海思发表相关解决方案,另外,英特尔(Intel)进度也颇为领先,由上面的市场信息观察,NB-IoT被看好不是没有原因的,虽然该技术不像LoRa那样敲锣打鼓,看似声势浩大,但相关厂商都已经准备妥当,只待商机爆发,产业链马上就准备妥当。

Sigfox以网络布建带动产业链

Sigfox在许多市场都已经进行商业化运作,近期更加积极在世界各地布建网络,该技术虽然不像NB-IoT获得市场广泛注意,也不像LoRa有许多ICT大厂投入,但Sigfox上游技术IP免费授权的策略,也吸引许多厂商加入其生态系统,包括上游的芯片、模块制造、系统整合、专业代工设计与生产、平台服务、通路等都是Sigfox产业生态系中的成员。此外,Sigfox也全力协助厂商进行产品开发,将所有合作伙伴信息整合到Sigfox Partner Network当中。

目前Sigfox已经有71个设备制造伙伴、49个物联网平台供货商、8家芯片供货商、15个模块厂商、30家软件与设计服务业者与4个育成/创投业者。其中芯片供货商包括德州仪器(TI)、意法半导体(ST)、芯科(Silicon Labs)、安森美(On-Semi)、恩智浦(NXP)、Ethertronics、Microchip与云创通讯(M2Comm)。

其中,云创通讯是Sigfox芯片供货商中唯一的台湾新创IC设计公司,该公司全球业务与营销副总曾志光(图4)表示,云创一开始就定位在无线通信技术,早期切入RFID,后来低功耗无线网络技术刚发展时,就投入Weightless技术,后来发现更能发展物联网优势的Sigfox,也积极投入研发资源,并于2016年9月顺利发表Sigfox解决方案。

▼图4:云创通讯全球业务与营销副总曾志光。

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LoRa产业链就是致胜关键

拥有400多家会员的LoRa Alliance,产业链最完整,LoRa是除了NB-IoT之外,唯一吸引电信营运商投入的LPWAN技术,台湾的亚太电信近期的发展状况就非常引人注意,其实该公司投入LoRa背后有鸿海集团的支持,负责网络建设与营运的富鸿网网络系统整合规划部协理林仓本(图5)说,在LoRa的发展过程,亚太电信负责业务与营销,富鸿网原来是亚太电信的网络技术部门,负责网络建置与营运,包括GT IoT的云端大数据平台。

▼图5:富鸿网网络系统整合规划部协理林仓本。

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而母集团鸿海则是负责从芯片的采购到组装成模块,再制造成需要的终端装置或网关(Gateway)。林仓本解释在LoRa网络中,有一个称为网络服务器(Network Server)的架构,负责网络控管、过滤重复封包、动态调整数据传输速率,可以维持网络质量的稳定,集团自己可以产出功能较简单的网络服务器,具备完整功能的网络服务器就与网络大厂Actility合作。

在营运模式上,林仓本说明,目前富鸿网已经在双北市布建了500个LoRa网络基地台,基本上已经覆盖北台湾的人口稠密区,至于网络的运作,还是以大数据平台为核心,采用「分享数据,传输免费」的原则,只要是公开的数据就不收取用户网络传输费。反之,若是不想把自己的数据公开分享或者希望网络私有的应用则需要另外建置或收费。

LPWAN技术应用场域与需求

物联网的应用包山包海,每一类应用又因为实际状况的不同而有其差异,以最普遍的环境监控应用来说,可以监控火山爆发、土石流、雪崩这些大型灾害,也可以监控家中的温湿度与PM2.5浓度。完全因使用者需求而定,没有一定严格的标准,而每个LPWAN技术与什么应用最为速配,就要看技术本身的特性与应用的搭配。

NB-IoT适合高阶应用

NB-IoT采用电信级的网络,服务质量有保障,适合高价货物的追踪,与消费者直接有关的大规模应用较为适合;另外,如家中长辈的健康照护也适合采用NB-IoT,而且这类服务使用者愿意付费。但工业控制、智能制造、智能农业等就不太适合。

而Nokia最近几年透过投资/并购部分专业领域的厂商,希望未来能与相关领域有更多合作,该公司解决方案营销部台港澳业务销售总监郑志中说明,包括健康/医疗、智能家居、公共建设、保安等领域都是该公司看好的。另外,是德科技(Keysight Technologies)营销处资深项目经理郭丁豪(图6)指出,在NB-IoT发展初期,政府公共建设需求将带动该技术的发展,标案是重要的市场,而且在这个模式中政府会编列预算支应服务费用,相较消费市场可以很快回收成本。

▼图6:是德科技营销处资深项目经理郭丁豪。

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Sigfox适合大范围低价应用

Sigfox在目前的LPWAN技术中,具传输速率低、传输范围广泛的特点,适合用在大范围的环境监控,但该技术每天数据传输量有上限,所以以基础讯息为主,不能传输太大量复杂的信息,比如智能读表(Smart Meter)就是很适合Sigfox的应用之一,但最近节能减碳话题升温,在欧美等地都实施尖离峰差别电价,所以智能电表需要约15分钟密集回报用电量,这样的传输频率Sigfox就无法负担。

所以,像水表、电表、路灯控制这类的应用,流量回报频率低于每小时一次的就适合Sigfox应用。另外,部分监测与警报系统如土石流、下水道、国土智能监测也是Sigfox的目标市场。在欧洲,Sigfox也与拥有百万客户等级的保安业者合作,提供居家保安的入侵警示服务。而智能停车是大部分LPWAN技术都诉求的应用之一,所以这类应用会很快成为价格市场,有低价化优势的Sigfox预计能抢下部分市场。

LoRa封闭型网络应用有潜力

LoRaWAN传输距离不若Sigfox,但其相对也拥有较高传输带宽,所以保证传输讯号的数公里范围内,中国的高科技产业有很多工厂,以晶圆厂为例,一个厂区少则一公里,大则十公里上下,而在工厂内则有许多数据需要搜集,包括温度、水、气体与生产数据等,LoRa的带宽可以负担。

所以在厂区建设一个封闭型的LoRa网络,建设成本与难度都不高,将厂区数据搜集后,再透过更大范围的NB-IoT网络或者现有的4G LTE网络传送到开放的云端或私有云,整合多个厂区的数据进行汇整分析,就会是智能制造非常有用的信息。

其他像是RPMA因为采用全球开放的2.4GHz频段,所以适合推动全球化的应用,如货物追踪,而HaLow因为与WiFi关系深厚,所以预期发展可以从智能家居应用相关与公共无线局域网络延伸的应用出发。现阶段对于所有的LPWAN技术来说,找到利基性的应用,并深化其产业服务内容是第一要务,对于物联网如果有太多不切实际的想象,可能很快就会碰到找不到需求的瓶颈。

LPWAN的商业模式与智慧城市应用

物联网应用日益多元(图7),不同于移动通讯对于大带宽、低延迟等传输要求,许多物联网应用如监测空气质量、电表数据传输等服务,数据封包小、对于延迟容忍程度较大,同时,在环境监测、管线监测等应用场景中需要广范围布建,或是地处偏远、位于地下室、地底等屏蔽较严重的地点,既有无线通信或移动通讯技术之传输讯号到达不易,预期相关应用将在这一两年逐步展开。

▼图7:智慧城市应用的一些范例。

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LPWAN的商业模式

关于LPWAN提供物联网服务的业者其营运模式与收费方式,以Sigfox为例,其目标在于建立一个全球统一的物联网网络,类似营运商eSIM的概念,基本上用户可在全球范围下使用Sigfox服务而不需考虑漫游问题。Ingenu亦与Sigfox采用类似作法,透过专属授权给不同地区的业者进行布建与经营RPMA网络,如新创公司IoTOz取得澳洲、纽西兰的网络授权。LoRA WAN目前在各国营运方式大致上分为两种类型,第一,与当地营运商合作,由LoRa Alliance提供技术与产品认证。第二,由制造商自行架设基地台,提供应用服务。

LPWAN的收费模式可归纳为装置/服务绑定、服务费与通讯费等三种类型。装置/服务绑定方面,如法国业者Capturs的GPS装置定价包含硬设备及Sigfox通讯费用。服务费部分,韩国业者Sparcosa的LoRa追踪器需要用户额外添购一个月5美元的服务费用。通讯费方面,如Sigfox提供范围从1美元/月到1美元/年的资费方案,依照用户链接的装置数量进行个案调整。

免执照LPWAN在历经多年技术发展与应用测试,目前服务供应与收费方式已逐渐成形,使用执照频段的NB-IoT也在3GPP的推动下加速标准制定,营运商亦积极推动建设,预期LPWAN商用服务于2017年更加蓬勃开展。

智慧城市应用,兵家必争

LPWAN由于具有低功耗与长距离的优势,因此适用于需要广范围布建且传输数据量小的应用领域,就目前LPWAN业者提供的服务现况而言,可归类为资产追踪、停车管理、环境监测、智能读表系统等四大领域,以下举出数个国际上的案例供大家参考。

资产追踪

资产追踪方面,Sigfox与新创公司Capturs合作推出GPS位置追纵服务,提供运动爱好者在偏远地区或长距离的定位信息,亦展开公益计划如赞助比利时之南极洲伊丽莎白公主研究站利用搭载GPS与Sigfox技术之装置实时追踪人员移动与装备位置。LoRa在资产追踪的相关应用,如布鲁塞尔机场在飞机货运车上利用LoRa Sensor,对货车实施远距监控与调配运用;在澳洲,卫星业者Immarsat利用GPS及LoRa网络监控牧场中的牛群与水源等。

停车管理

停车管理应用部分,在比利时阿尔斯霍特市政府于停车位上布建LoRa Sensor,驾驶人可透过Smart Parking APP搜寻距离最近的停车场与车位。Vodafone利用800MHz频段的商用LTE网络,在西班牙马德里的Vodafone Plaza进行智能停车应用服务测试,透过停车传感器侦测停车格状态,华为与中国联通在上海测试NB-IoT的智慧停车服务,车主可远程查询与预订车位,提高车位利用率。

环境监测

环境监测方面,英国由物联网新创公司Nwave与英国数字经济技术与创新中心(Connected Digital Economy Catapult)合作,以Weightless-N技术为基础在伦敦布建智慧城市网络,提供空气污染监测。Ingenu与Libelium、PTC合作利用RPMA网络搜集城市中空气质量信息进行分析。

智能读表系统

在智能能源读表相关应用方面,韩国SKT与SK E&S合作在首尔、釜山与光州等三个城市测试运用LoRa网络的瓦斯先进读表系统,提供自动读表与侦测瓦斯漏气等服务。Sigfox与法国电力与天然气供货商ENGIE子公司ENGIE M2M布建Sigfox Smart Meter于建筑物中,协助用户能源使用管理。Vodafone以及瑞士模块厂商u-blox共同在西班牙蒙卡达完成NB-IoT前标准(Pre-Standard)商用测试,以u-blox模块搭配华为子公司Neul所开发之NB-IoT芯片嵌入智能水表中,使水表能够接入移动网络,透过窄频通讯达成远程自动抄表作业。

2016通讯大赛使用LPWAN技术的作品

经过前面的说明,相信读者已对LPWAN的各项技术与应用有些概念,对于想参加2017年通讯大赛的团队来说,可以参考2016年通讯大赛的结果进行规划,以下分享几个使用LPWAN进行实作的作品。

一、可穿戴式之山区无线通信装置

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由于团队成员的同学父亲在登山时传来噩耗,让他们想要解决山区通讯不佳、无法实时掌握气候变化的问题,因此推出基于LoRa的点对点讯息传输系统「雪巴Sherpa」,是以LinkIt ONE为主处理器的穿戴式装置,内建蓝牙、GPS、生理侦测模块,随时获得登山客的位置与信息,搭配紧急按钮可在危险时发出求救,透过LoRa 将GPS数值传至15公里远,让搜救更有效率。搭配的雪巴APP透过蓝牙做连结,多个雪巴装置可形成山区无线网络,以雷达图显示人员与自身相对位置、动作路径等信息,实时掌控山友状态,APP可发出文字讯息在山区沟通,完全毋需手机讯号。建置于山区的环境侦测器可侦测土石崩落、下雨、温度过高等危险,第一时间通知山友环境情况。

二、LinkItBike

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目前市面上的单车车队管理系统往往都依靠3G/4G网络来进行通讯,但还是有很多人的智能手机没有3G/4G网络,所以该团队想出一套只需一人有3G/4G网络就能进行单车车队管理的系统,这也是有别于市面上的单车车队管理系统的一大特色,LoRa才是单车骑士的主要沟通方式。本系统将LinkIt Smart 7688 Duo和LoRa通讯模块结合,串接Google服务的地图服务,使用端可将目前的位置、速率、心跳等必要信息传给补给车的工作人员端,由有3G/4G网络的补给车工作人员上传讯息至云端服务器,让监控端的成员实时掌握车队的整体信息,当需要求救时,只要按上APP的SOS键即可让监控端成员得知并前往救援。本系统以LinkIt开发平台为核心,故取名为LinkItBike。

三、新时代公共自行车系统

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有鉴于台南市的公共自行车系统一直未见开始,对于喜爱台南而且身在台南的团队成员有义务要来帮助这个城市。本系统主要以Youbike为案例范本,在这个架构下建立一整套改善Youbike不足之处的新时代公共自行车系统。目前的公共自行车系统还是不够聪明,该团队使用了不同的租借方法,支持各家移动支付系统,不再只有一卡通/悠游卡。另外LoRa通讯也使得每台自行车都可以得到监控,使用者只要携带手机均可租借,便利性提高很多,另外借助大数据分析,可以得知站台及单车流向,让各站点能预先调度单车数量,避免无车可借或是无空位可停。期待本系统可以“超CBike赶Youbike”,让大家的城市生活更加便利。

四、空气污染抑制系统

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每年中国的沙尘暴、尘霾、车辆排放与工业区的废气,产生大量悬浮微粒,影响民众的身体健康,然而大部分的情况,除了抗议以外,大家都无能为力。本作品利用Bee开发板搭配空气传感器作为空气污染的侦测手段,放于车辆或建筑物找出污染严重的区域,并结合LoRa广域无线网络,可侦测广范围的空污情况,以OpenData方式让大家了解空污的程度。在这些区域摆放以风力传动的静电除尘器,运用大自然的力量24小时运作,进行悬浮微粒的收集,下雨时可透过雨水将累积的悬浮微粒冲洗掉。颠覆空气清净机昂贵且需电力的概念,以风力作为动力来收集悬浮微粒,也许一台机器的能力有限,但若大量布置势必可以减少悬浮微粒对环境的危害。

五、智能路边停车格导引系统

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驾驶人很难事先得知哪里有空的路边停车位,用巡绕的方式碰运气很浪费时间。本作品提出“智能路边停车格导引系统”来解决问题,首先在路边停车格上安装车辆停放传感器(地雷式),它会侦测停放状况并透过LoRa长距通讯模块回报给基地台及云端做处理,接着用户借助移动装置上的CityPark APP做实时闲置车位查询并导引使用者至该车位。以CityPark命名代表着以整个城市为使用场域,让你不再和停车格擦肩而过。CityPark具备了以下特点:长距离、高穿透,低功耗、城市级场域、跨平台技术、高强度需求、良好UX的APP,并符合目前世界智慧城市设计应用潮流。系统会过数据分析使用率来决定收费价格,有助于舒缓交通及分散停车格的使用。


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