社群媒體

實現城市智慧化管理:無線通訊協定

實現城市智慧化管理:無線通訊協定
智慧城市的概念已成為全球政府的關注焦點,根據MarketsandMarkets的資料顯示,藉由網路連線技術和電信系統快速成長來支援高度城市化發展,智慧城市市場份額預估將從2017年的4,247億美元增長到2022年的1.2兆美元,年複合成長率為23.1%。

無線網路無疑是智慧城市發展中不可或缺的一部分,是否採用最適合的無線通訊協定以獲得最佳效果變得非常重要,而無線解決方案供應商正在嘗試各種系統,為客戶提供最好的產品。目前,市場上有幾款熱門的無線通訊協定,但沒有人知道哪個協定最終會成為主導。有些人也許會說,我們仍處於智慧城市發展初期,還需要相當長的時間才能看出主要協定,然而仔細觀察後,可能會發現事情並不像表面看起來那麼簡單。

市場上的通訊協定

雖然市場上有幾款前景樂觀的無線通訊技術,有些專家也已經條列出相對較有優勢的協定。根據德里商學院Gaurav Sarin最近發表的一篇研究報告指出,6LoWPAN、Zigbee、BLE、CoAP和MQTT為目前五大關鍵協定,其他人則將Z-Wave、Wi-Fi、蜂巢式、LoRaWAN、SigFox及NB- IoT等協議一同納入。

而未來市場主流的決定性因素將從安全性、耗電量、電池壽命和資料要求等多個方面來考慮。Sarin所列出的協定中,6LoWPAN是一款能夠在城市等大型區域支援大量設備傳輸少量資料的低功耗網路,而被視為最適合城市環境應用的協定。

儘管上述內容從宏觀的角度來看似乎合理有效,但從系統整合商的角度來看,問題則在於不同協定在不同的應用層面上,其所扮演的角色是否夠獨特、是否能被取代。

單一協定能否主導市場?

在探討各種應用協定時,關鍵在於智慧城市是由不同的部門組成,如交通、資源管理等,因此理論上不同部門需要不同的技術及協定來對應。

IHS Markit物聯網首席分析師Julian Watson表示,「『智慧城市』涵蓋了許多不同的應用層面與管理,包括行動性和交通運輸、能源和資源效率、實體基礎建設、人身安全和環境安全,以及醫療和機構管理等。但重點在於,我們必須認知到,沒有任何一種無線通訊協定或技術能夠滿足所有垂直市場的要求,如此一來必然會有不同技術在智慧城市發展中百家爭鳴,例如有線傳輸、LTE和進化版的LTE-Advanced等標準蜂巢式技術,NB-IoT、LTE-M和LoRaWAN等LPWAN技術,以及藍牙、Wi-Fi等近程無線技術。」

舉例來說,Wi-Fi能應用於管理部分,透過公共Wi-Fi網路為連接智慧手機的應用程式,提供市民有用的資訊。Watson補充說明,如NB-IoT之類的LPWAN技術可能會在能源和資源效率(智慧電錶)中發揮作用。某些智慧照明專案逐漸採用高頻寬LTE,以改善城市內的蜂巢式系統覆蓋率。低功耗藍牙(BLE)和LoRaWAN則多應用於低成本感測器和長壽命電池設備,例如智慧音箱。

Telit無線通訊公司研發部長Pankaj Vyas也認同,即便有眾多技術協定在搶食市場份額,但也會出現需要互相搭配應用的情況。Vyas也指出,「目前『最後一哩路』的技術不但會互相競爭,也能相互輔助。因此,當探討『單一技術是否會領導其他技術』時,應該從應用程序面來決定。如果專案規劃重點在於監控影像傳輸的應用,那麼能夠提供高傳輸量的連線技術就占有主導地位。如果是以溫、溼度或空氣污染等典型環境感測器資料的傳送設備或應用,由於網路節點上的資料需求量非常小,則使用與影像監控不同的連線技術。依據不同應用採取不同連線技術,可以提供客戶不同的費用規劃,更能滿足從低傳輸量到高傳輸量以及低功耗的廣泛應用。」

至於是否有一個能凌駕於其他市場的連線技術,Vyas表示自己將專注在Wi-Fi上,因為Wi-Fi技術不只能應用於低傳輸量,它也可以達到每秒百萬兆位元組的傳輸量,且已有一些創新的低功耗運行技術問世。另一個最具潛力的協定是NB-IoT,而蜂巢式連線技術不需要寬頻網路,能在任何地方提供互聯網上行鏈路(Uplink),這對於不能使用一般網路連線的應用/拓撲而言非常有利。

Vyas認為,尤其是在安全監控等行業,Wi-Fi將占據重要地位。隨著客戶轉向更高品質、高畫質的影像如人臉辨識等解決方案,人工智慧和邊緣技術等其他因素也將陸續應用在智慧城市監控之中。

了解各協定的優缺點

不同的無線通訊協定在智慧城市的應用上會有不同的功能,因此系統整合商若能更了解這些技術的優勢和益處,便能確保各專案都採用了最正確的網路傳輸技術。Watson認為,最重要的是要為正確的應用場景選擇合適的技術,舉例來說,Wi-Fi就不適合需要大範圍連線的應用,像是遠端醫療照護。

各個協定都有一些通用的優點和缺點。Watson說明,「公共Wi-Fi雖然不適合所有應用,但早期廣泛部署於城市之中,因此能繼在智慧城市中應用。雖然奠基於3GPP的蜂巢式技術相較未經許可的替代方案相比之下成本高昂,但具備優於其他無線技術的安全憑證,尤其談到管理關鍵的智慧城市基礎設施(如交通信號燈)時,安全性將顯得非常重要。」

針對Wi-Fi技術,Vyas認為「功耗」將是解決方案供應商需要進一步研究的問題,另一個課題則是如何改善Wi-Fi拓撲;Wi-Fi可以為用戶提供網路連線的「最後一哩路」,但必須建立鏈接以確保其運作正常穩定。他也不諱言的表示,「這就是系統整合商所應扮演的角色。應該如何設計、能否滿足多個Wi-Fi設備和一個上行鏈路的完整拓撲,將是其中一個關鍵因素。」

挑戰與克服

在選擇使用協議時,SI需要考慮許多因素。從Watson的角度看來,這意味著系統整合商應該要能夠掌握城市面臨的問題,以便他們能夠提供正確的解決方案,使其更加智慧化。

Watson表示,「大多數的智慧城市專案都涉及許多合作夥伴,因此系統整合商需要與其他公司合作,例如電信營運商、設備供應商、感測器裝置供應商以及軟體平台公司,以建立端對端(end-to-end)解決方案。首先,他們應該了解城市的問題(比如由於缺乏免費停車位訊息而造成交通堵塞,或是垃圾回收桶收集效率低下)。

此外,將智慧城市網路集中在一起,對於SI來說肯定會帶來一些挑戰。Vyas指出,其中為特定應用創建的獨立網路可能很難集中管理。「如果不考慮如何合併控制和監控,最終可能變成不同的應用就有自己的網路平台,造成分散的網路系統,對管理者而言風險非常大。因此系統整合商必須與合適的合作夥伴一起尋求完整的解決方案,而這個合作夥伴最好能夠提供從硬體、軟體甚至雲端服務產品等,否則對SI未來的維護服務可能是一場噩夢,甚至很多東西需要重做。」

Watson指出,「大部分智慧城市面臨的挑戰不在於技術,而是證明其投資有所回報,並設計出符合城市和多家合作夥伴需求的商業模式,而系統整合商在與眾多合作夥伴共同建立協作的生態系統中扮演著重要角色。」

結語

無線通訊協定的選擇將歸結到應用的情境。考慮到專案能否在各方面成功運用的關鍵,系統整合商必須選定一個具有成本效益且長期有效的協定,專注於智慧城市垂直市場與相關應用技術的專門知識。可以預見,未來將會有更多不同的技術助力於智慧城市的發展。
分享文章:
文章評論 ( 0 )

全球安防科技網於每周提供「智慧安全、防災、建築及能源電子報」; 每月提供各行業應用解決方案與產品電子報,包括產業最新脈動、物聯網與智慧化應用相關新聞、行業解決方案案例剖析和產品訊息。



Please key in code