新一代通訊教育訓練_20140307

Report
臺北市政府公務人員訓練處
103 年度「行動公務訊息平台研習班」
新一代智慧網路通訊應用趨勢
及電磁波知識簡介
1
財團法人資訊工業策進會
智慧網通系統研究所 企劃組
王巍興 經理
[email protected]
2014/03/07
你今天低頭了嗎?
2
無線通訊的演進
3
通信的需求
通信:人與人的溝通,其中一項重要方法即為使用聲音。
4
認識電磁波
5
變動的電磁波可以傳遞訊息
6
赫茲 – 成功產生電磁波
7
馬可尼 – 開啟無線通訊紀元
8
無線通訊系統基本架構
9
現代通訊不斷進步
10
蜂巢式行動通訊的概念
11
行動通訊的演進歷程
12
手機的演化與時俱進
Source: IEK ITIS 計畫
13
V
手機的功能越來越強大
14
Source: Apple
手機行動上網總使用量將超過筆電
15
Source: Nokia Siemens Networks
智慧型行動設備已是隨身必備工具
Source: NBC News
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平板電腦成為新興行動上網工具
Tablets are the second screen
in mature market with
multi-screen.
Tablets are the first screen
in emerging market with
mobile internet and video.
Source: Alcatel-lucent
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電磁波簡介
18
淺談「電磁波」
• 「電磁波」是能量的一種,凡是能夠釋出能量的物體,都
會釋出電磁波。
• 電與磁可說是一體兩面,變動的電會產生磁,變動的磁則
會產生電。
• 電磁輻射是傳遞能量的一種方式。
• 除了大自然的太陽光和閃電外,舉凡各種電器用品,如電
視、微波爐、電燈泡、電腦等,甚至廣播電台、電視台、
業餘無線電台、無線電計程車、警用無線電台或衛星行動
通信等之無線電磁波,都存在我們的生活環境中。
– 我們正和電磁波朝夕相處、和平共存。
來源:台灣電信產業發展協會
19
和電磁波朝夕相處
來源:台灣電信產業發展協會
20
基地台電磁波強度 (1/2)
• 我國交通部電信總局在規範基地台電波發射功率之同
時,已經考量國內住宅人口較國外密集等因素,將美
國管制值降低一半,即天線的有效發射功率不得高於
500瓦 (在美國為1000瓦以上)。
• 室外型基地台傳送信號至室內時,容易於室內產生通
訊死角,因此針對室內或小範圍通訊需求之區域,必
須使用室內型微細胞基地台或增波器,其電波發射功
率比室外型基地台小幾十倍甚至百倍。
• 基地台天線如架設在建築物時,傳送到地面的電磁波
,其功率遠低於安全標準。
– 基地台天線的位置和建築物的屏障作用,大幅降低了電磁波
的強度。
來源:台灣電信產業發展協會
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基地台電磁波強度 (2/2)
• 基地台會發射電磁波,但不會釋放「游離輻射波」。
– 基地台的電磁波是用來載送訊息,所需強度極低,不會有熱
效應,也不會影響環境溫度或傷害生物。
• 依據美國 C95.1-1996 規範,基地台到達附近區域的
電訊強度必須小於 550mW/cm2。
– 以國內基地台為例,在大樓屋頂所產生的電訊強度約僅
0.5mW/cm2左右,約為美國安全規範之千分之一。
• 國內業者之基地台設備均自歐美進口,也都符合國際
安全標準。
• 各大國際組織對於電磁波對危害人類身體健康的影響
,做過多項人體實驗,均無法驗明其中的關連性。
來源:台灣電信產業發展協會
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各種電磁波之頻譜分布
行動通訊與手機通訊頻段
23
游離輻射電磁波頻段
各種電磁波強度比較表
來源:陽明大學醫學工程研究所楊順聰教授
24
基地台密度 vs 電磁波強度
• 若基地台密度低
– 各基地台的服務範圍較大,基地台與手機之間的平均距離較
遠。
– 為了確保通訊品質,雙向通訊皆需發送較強電磁波,不僅提
升電磁波的功率強度,亦縮短了手機電池電量的可用時間。
• 若基地台密度高
– 各基地台的服務範圍較小,基地台與手機之間的平均距離較
近。
– 基地台與手機之間通訊可使用較弱的電磁波,可降低電磁波
的功率強度,亦延長了手機電池電量的可用時間。
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你需要新一代的行動網路嗎?
26
你需要隨時隨地上網
Multimedia, Interactive, On Demand, Personal, Social , Secure, …
27
無線寬頻應用 - 比你想像的多更多
28
Source: Alvarion, Apr 2010
V
行動通訊資料傳輸量成長驚人
Double every Year!
29
Source: Intel, Apr 2010
你需要更寬更快更好的行動網路
30
行動網路傳輸速度越來越快
31
V
What is LTE?
Source: Alcatel-lucent, 2010
32
LTE 商業運轉進入成長階段
33
全球 LTE 用戶數成長預測
34
LTE 成長 – 北美 Verizon
35
LTE 成長 – 北美 AT&T
36
LTE 成長 – 日本 NTT DoCoMo
37
中國大陸 TD-LTE 進入大規模試驗
38
我國 4G 釋照 進入 LTE 時代
39
4G 時代即將來臨
40
未來 4G 行動通訊應用情境
41
V
傳輸速度永遠不夠
Source: Qualcomm
42
LTE 標準持續演進
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V
後 4G 技術發展方向
Spectrum
Efficiency
×
Spectrum
Extension/
Utilization
新的需求
×
Network
Efficiency/
Density
=
1000x
Capacity
新的技術挑戰及機會
提昇頻譜效益
(spectrum efficiency)
• Interference management and traffic adaptation (IMTA)
• Multiple antennas (MIMO)
頻譜擴展或運作於新
的頻譜 (spectrum
extension)
• Carrier aggregation
• Design considerations under higher carrier freq. (6~60 GHz)
• Visible light communication (VLC)
提昇網路效益
(network efficiency /
density)
•
•
•
•
•
•
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Small cell / Relay / wireless backhaul
Traffic offloading (WiFi ) & direct communication (D2D)
Efficient machine type communication (MTC)
Radio resource management (RRM)
Self-organizing network (SON)
Heterogeneous network (HetNet)
小區域行動通訊逐漸成為主流
Source: Alcatel-lucent
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利用 WiFi 提升行動網路容量
Source: Qualcomm
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家用微基站應用情境
Source: Femto Forum
47
網路通訊的多元化應用
48
Gartner 十大策略性資通訊技術
1
2
3
平板媒體與未來產品
行動為主的應用程式與
介面
情境與社群使用經驗
物聯網
5 App商店與市集
6 次世代分析技術
7 巨量資料
8 記憶體內運算
9 超低耗能伺服器
10 雲端運算
4
49
Media Tablets and Beyond
Mobile-Centric Applications and
Interfaces
Contextual and Social User
Experience
Internet of Things
App Stores and Marketplaces
Next-Generation Analytics
Big Data
In-Memory Computing
Extreme Low-Energy Servers
Cloud Computing
由 M-Taiwan 到 i-Taiwan
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智慧聯網
51
(Internet of Things/物聯網)
的興起
智慧聯網 = 全面感知+可靠傳遞+智慧處理
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智慧聯網產業與市場發展趨勢
• 「智慧聯網」是國際發展趨勢,全球已進入智慧聯網時代
– 根據 Forrester 的研究預測,到 2020 年全球物聯網的應用服務量,將是人
與人之間通信服務量的 30 倍之多,而成為全球主要通信服務產業。
– 根據資策會研究,全球已啟動或在建置的城市智慧聯網計畫已達一千多個,
遍及亞/歐/美各大洲,並以每年近 20% 的複合增長率成長。
• 2016 年智慧聯網全球產值預估近 6 千億美元
– 智慧聯網除了終端產品外,軟體設計、系統整合、與加值服務才是真正驅動
產業成長的主因。
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V
智慧聯網多元化生活應用
54
來源:中華電信
家庭連網應用多元化發展
55
家庭連網整合服務案例 – AT&T
Digital Life Platform
服務類別:家庭安全、居家控制、遠距心電護理
監測、火災煙霧警戒、能源管理、兒童管理、寵
物動向跟蹤、銀髮族照護監控
資料來源:AT&T,MIC整理,2012年4月
•
•
AT&T 透過 HomePNA 或 PLC 等有線家庭連網技術,結合 Wi-Fi、Z-Wave 等無線傳輸
架構出智慧的數位生活環境,藉 Digital Life 平台推出多樣化的家庭自動化應用。
AT&T 推出 Digital Life 平台,除向美國家庭用戶推廣家庭控制與遠端管理服務外,AT&T
將其作為服務解決方案進軍中小型 ISP 與國際市場,以模組化的概念推展其 家庭自動化
控制平台服務。
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應用:住家用電監控對抗油電雙漲
• 系統功能
–
–
–
–
–
自動即時資料收集能源資訊
多樣化能源使用分析報表
用電行為異常偵測
電力異常通知
需量預測與智慧控制服務
• 應用場域案例
電視
民生社區住宅區
統一超商門市
友達光電台中廠區辦公室
烏來那魯灣飯店
遠雄建設悅來三銀髮族住宅
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50
一天平均使用時數
–
–
–
–
–
40
is09******69
30
20
10
0
60
is25******7
is09******29
is27******
is09******18
50
40
40
30
20
全部使用天數
20
0
10
0
一天平均使用次數
應用:提升醫療服務品質
透過 RFID 等感測方式監測病人生理訊號,
可提升就醫品質,並可獲得病患完整生理
資訊,透過雲端資料處理與跨界專家合作,
將可大幅幫助提高醫療判斷水準,並減少
醫療糾紛。
智慧護理車能以無線傳輸收集醫護人員最需
要的即時、長時程、不間斷的病患生理訊號,
可大幅減輕護理人員的長時日夜工作負擔。
來源:研華科技
58
應用:AED 連線救你一命
來源:中興保全
59
V
應用:智慧社區提升生活品質
來源:遠雄建設
60
智慧聯網商用案例 – NTT DoCoMo
日本 NTT DoCoMo 以訊息傳遞平台管理者切入照護服務
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V
世界各國推動智慧城市
據資策會FIND、MIC研究,全球已啟動或在建置的城市智慧聯網計畫已達一千多
個,遍及亞/歐/美各大洲,並以每年近20%的複合增長率增長。
智慧交通與智慧防災應用為各國智慧聯網重要應用領域。
歐洲
丹麥哥本哈根醫生遠端獲得病人醫療記錄
瑞典司德哥爾摩採動態汽車收費
德國METRO肉販將肉品貼上RFID標籤
莫斯科銀行採雲端技術共用業務資源
法國採雲端計算使法網賽事資訊透明化
韓國
韓國首爾市MyBUS客製化交通
資訊服務
韓國松島市無所不在的醫療服務
日本
東京無所不在的 觀光導覽
倉敷市無所不在物流
Uruma市無所不在觀光立國
橫須賀市世界通用的行動終端
中國
 天津生態城綠色建築以及迴圈經濟等
 北京城市管理平臺,處理交通/電力
和通信系統
 上海科技無所不在具體表現舉辦世博
 無錫率先展開傳感網應用示範工程
 南京一站式平臺公共服務
 杭州居民可遠端控制家中一切設備
 廣州市政府電子商務無線示範應用城
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美國
 Seattle居民參與能源價格制訂
 Chicago新公安系統,第一時間有最迅速反
應
 IOWA州民追蹤電力,有效調整水電使用
 Alabama州民教育系統可遠端教學並連線檢
查辦公室
智慧城市:智慧防救災應用
 智慧防救災應用:天然災害預警、警消民防、社區保安、工業區防救災、環
保救災、急難救援…
 智慧防救災解決方案功能:包括遠端環境監控、資訊即時傳送、防災預警、
救災執勤與定位監控、人員與物資派送、遠端指揮調度派遣、地理資訊整合、
歷史軌跡查詢及後續稽查運用,整合於雲端應用。
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智慧城市:智慧交通應用
 智慧交通主要相關應用,包括交通資訊服務 (ATIS)、交通管理服務 (ATMS)、
公共運輸服務 (APTS) 與交通安全,以提供智慧交通整體服務。
 藉由先進資通訊與感測技術,透過即時資訊的溝通與連結,以改善人、車、
路等運輸次系統間的互動關係,進而增進運輸系統之安全、效率與舒適。
交通資訊服務
(ATIS)
交通管理服務
(ATMS)
讓民眾享有即時、
準確交通資訊服務
環境
讓民眾享有便捷、
順暢交通管理服務
環境
GPS
自動車輛辨識 智慧卡付款
一般車輛
停車場資訊
路口影像
交通號誌
商用車輛
車輛偵測器
大眾運輸
手持裝置
交通管理中心
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可變標誌
智慧站牌
公共運輸服務
(APTS)
讓民眾享有便利、
無縫之公共運輸環
境
交通安全
讓民眾享有安全之
交通環境
V
台北好行 提供優質交通服務
提供大臺北地區交通即時資訊及旅程規劃功能,以及依照目前 GPS
所在位置、提供最佳的行動規劃。
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V
智慧交通資通訊服務項目
來源:中華電信
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V
謝謝各位!
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