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第一章 緒論

1.1 研究動機與背景

從諾貝爾物理學獎得主古列爾莫·馬可尼(Guglielmo Marconi)成功的 實現商用無線通訊,即使用無線電波來傳遞訊息,因而首次揭開了在宇宙 中無線通訊的驚人潛力。

在馬可尼獲得諾貝爾獎近一百年之後,全世界成千上萬的工程師參與 了主要的無線通訊標準制定,例如最具有權威及代表性的第三代合作夥伴 計畫(3rd Generation Partnership Project, 3GPP),這也表示了,繼馬可尼之後 仍然有許多的研究人員以及工程師在繼續探索無線通訊的極限。

第一代類比式行動電話系統(Advanced Mobile Phone System, AMPS)

以及第二代全球行動通訊系統(Global System for Mobile Communications, GSM)都著重語音為主,到了近代行動通訊的系統設計開始強調提供最佳 的資料傳輸業務,語音技術已經不是主要的發展目標。這個趨勢開始於 3GPP 關於第三代寬頻碼分多址(Wideband Code Division Multiple Access, WCDMA)的系統設計。

然而近年來由於網路服務的資料傳輸量以及行動攜帶裝置的遽增,促 使了基於 WCDMA 的系統基礎,而發展出來的長期演進技術(Long Term Evolution, LTE),對於用戶端而言低延遲的連線服務、高速的傳輸速率以及 穩定的無線通訊網路一直是用戶端所期望的。

我們生活中所常見的網路應用:網路電視(Internet Protocol Television, IPTV)、網路電話(Voice over IP network, VoIP)、即時多媒體服務(Real-Time Service) 、 視 訊 會 議 (Video Conferencing) 、 高 畫 質 電 視 (High Definition

Television, HDTV) 、高畫質影像(High-Quality Video)、影音串流 (Streaming Video)等相關應用。

雖然目前電信營運商所提供的 LTE 無線網路技術相較於過去的行動通 訊技術大大的提升資料傳輸的能力,但目前需要高傳輸速率的服務不斷的 被提出,例如:YouTube 所提供的 4K 超高畫質(Ultra High Definition Television, UHDTV)影音串流,因為這些服務開始已經無法滿足用戶對於 網路速度的要求,為了要滿足需要高傳輸速度的用戶,3GPP 提出了長期演 進技術升級版(Long Term Evolution- Advanced, LTE-A)的網路服務,希望用 戶能透過 LTE-A 的網路服務可在靜態或是低速移動時能最高達到 1Gbps 的資料傳輸速率,而在高速移動時至少可獲得 100Mbps 的資料傳輸速 率。

經由愛立信(Ericsson)行動趨勢報告指出,預估在 2020 年前全球人口 數大約達到 72 億 5 千 6 百萬,全球將有 70%的人口使用智慧型手機,智 慧型手機用戶數量將達 61 億,而行動寬頻網路將覆蓋全球 90%的人口,

整體連網裝置上看 260 億個設備,在這樣的無線網路爆炸性成長之下,平 均每人就會擁有 3.61 個設備數。

為了解決上述的問題,專家們開始提出了設備與設備之間的物聯網 (Internet of Things, IoT)通訊模式(D2D Communication model)來解決頻譜不 足的問題。其中我們的研究著重於 3GPP Release 12 [1]的內容中提出 LTE Direct 的 D2D 技術,LTE Direct 使用授權的頻譜,可讓頻段內的使用者自 動搜尋鄰近使用者,無須經由基地台,除了減輕基地台的負擔之外,使用 者可以自行提供服務、商品、資訊給鄰近的其他使用者,用途廣泛,估計 會帶來新的行動商務模式。

物聯網的概念定義為:將任何物品透過射頻識別(RFID)、紅外線感測

物品能夠在任何網路介面上交互傳遞訊息,以達到定位、智慧化識別、追 蹤、管理及監控的新興延伸網路系統。

物聯網的新興影響將帶動人們的生活及產業型態,小從超奈米科技,

大至整個城市的無線網路佈建,從發展趨勢來看可分為三大維度,分別是

「時間」、「地點」與「物件」,隨著各項技術的成熟可望創造出任何物 品可在任何時間、任何地點進行相互溝通,並感知整合各種個人化的需求,

實現智慧運算、可靠傳遞和全面感知,如圖 1-1 所示。

物聯網應用

電力抄表

城市監控

智慧交通

智慧學校

數位廣告

計程車調度

公車監控 智慧物流 行動基地台

運鈔車監控

圖 1-1、物聯網的應用

物聯網主要有三大架構,最底層是「感知層」,中間是「網路層」,最 上層為「應用層」,每一層代表在物聯網之中不同的角色,接下來將介紹 每一層的用途。

感知層(Device):在各式各樣不同的情境近行感知及監控,其具有感測 及辨識通訊功能的設備;網路層(Connect):其所有收取到的資料經由匣道

器轉送至網際網路上;應用層(Manage):利用物聯網技術,根據不同的需

IP Cam MEMS 支援平台/應用服務

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