研究動機與背景

近年來由於科技的進步以及時代的演進，促使移動式連網設備的發展 快速，對用戶端而言快速連網、高傳輸速率以及穩定的無線網路一直是用 戶端所期待著。在我們的生活周遭中早就已經充滿了各式各樣的無線通訊 設備，這些設備都會時不時的向提供服務的基地台取得聯繫並且上傳或是 下載資訊。常見的網路應用如下列幾點：網路電話(Voice over IP network, VoIP)、網路電視(Web Television)、及時多媒體服務(Real-Time Service)、視 訊會議(Web Meeting )、高品質視頻(High-Quality Video)、高解析度電視 (High Definition Television, HDTV)、串流影音(Streaming Video)等等相關運 用。

現在目前電信商所提供的 3G 無線網路已經開始無法給與用戶端對於 網路速度的要求，為了要滿足高傳輸流量的用戶，於是第三代合作夥伴計 畫(3rd Generation Partnership Project, 3GPP)提出了長期演進計畫改革(Long Term Evolution- Advanced, LTE-A)的網路服務，希望用戶端能透過 LTE-A 的網路服務可得到在靜態或者是低移動速率時能達到 1Gbp/s 的資料傳輸 率，並且在用戶在高移動速率時最高可達到 100Mbp/s 的資料傳輸速 率，而根據目前 3G 網路速度的發展仍然有許多要改進的部分。

在 LTE 中 3GPP 使 用正交化 分頻 多工存 取(Orthogonal Frequency Division Multiple Access, OFDMA)技術作為下行鏈路的主要架構系統，而 在上行鏈路的部分則是使用單載波分頻多工存取(Single-Carrier Frequency

SC-FDMA 的優點為峰值平均功率比率(Peak to Average Power Ratio, PAPR) 是小於 OFDMA 峰值平均功率比率、能降低放大器的工作區間、提高用戶 端的功率發射效率、增強電池的使用時間以及降低成本。OFDMA 系統所 輸出的信號為多載波頻率信號，OFDMA 的優點為具備高速率資料傳輸且 對抗頻率選擇性衰減的能力、增加頻譜的利用率。但缺點就是有過大的峰 值平均功率比率以及對於都普勒效應(Doppler effect)頻率飄移敏感。

根據國際電信聯盟的推測，於 2015 年年底全球行動設備數量將超過 73 億個單位，而這樣龐大的行動設備數量該如何有效的上傳以及下載資料 已成為未來必須要解決的問題。物聯網(Internet of Things, IoT)將可以解決 這些行動設備的傳輸問題，物聯網這一個名詞初期是從國際電信聯盟組織 (International Telecommunication Union, ITU)在 2005 年時「The Internet of Things」的報告中提出的名詞。在這個的網路世代，人們可透過網路與人 們、物件做溝通，甚至物件與物件之間的互相溝通，換句話說就是設備與 設備串起相互溝通的模式，如圖 1-1 所示。

圖 1-1、物聯網的範疇

(資料來源：《數位時代》第 247 期)

物聯網可分成三大主要架構，最下層稱為「感知層」，中間層稱為「網 路層」，最上層稱為「應用層」，每一層代表不同的應用，接下來將介紹 每一層的用途。感知層：藉由 RFID 或者是 Reader 來收集、判讀以及感知 周邊的相關資訊；網路層：將上述收集到的資訊透過目前廣泛的通訊方式 發送出去，常見的通訊方式如：Wi-Fi、ZigBee、藍芽、3G 等模式；應用 層：應用於交通安全、雲端運算、巨量資料分析、資料探勘、物流等應用，

如圖 1-2 所示。

圖 1-2、物聯網結構 (資料來源：資策會 FIND 2010)

如圖 1-3 為物聯網發展，根據歐洲智能系統整合技術平台射頻識別工 作小組(European Technology Platform on Smart Systems Integration Radio Frequency Identification Working Group)在 2008 年的「Internet of Things in

圖 1-3.物聯網發展

(資料來源：European Technology Platform on Smart Systems Integration(EPoSS)-RFID Working Group 2008「Internet of Things in

2020」)