>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。
https://i.imgur.com/VMJZxMA.jpg
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.foodiggity.com/a-toaster-that-will-print-the-weather-report-on-your-toast/
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