智慧家電、車載應(yīng)用和穿戴式裝置等嵌入式系統(tǒng)邁向聯(lián)網(wǎng)化后，可以在日常生活中提供人們各式有用資訊。不過，在邁進(jìn)聯(lián)網(wǎng)化的過程中，嵌入式系統(tǒng)亦須克服可靠度、電池續(xù)航力，以及強(qiáng)化資訊安全防護(hù)，才有助智慧城市成形。

物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時(shí)代引爆商機(jī)，各廠商無不絞盡腦汁全力出擊。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用包括許多層面，智慧家電、車載應(yīng)用與穿戴式裝置等為其中重要的一環(huán)，但直接與生活最息息相關(guān)的應(yīng)用就是智慧城市。

智慧城市的應(yīng)用包含許多層面，例如，橋墩的結(jié)構(gòu)性檢測、森林火災(zāi)檢測、空氣污染檢測、噪音檢測、地下水管漏水檢測、智慧停車位、交通狀況檢測與水質(zhì)檢測等。這些種種的應(yīng)用，透過萬物相聯(lián)的方式，將各個(gè)層面的資訊整合起來，再將訊息提供給使用者。

物聯(lián)網(wǎng)下的智慧城市 充分掌握各種環(huán)境資訊

物聯(lián)網(wǎng)正在改變?nèi)藗兊氖澜?，大量的資訊傳輸能夠提高商業(yè)發(fā)展以及人類對(duì)于生活環(huán)境的應(yīng)用，可提供即時(shí)的資訊讓使用者有足夠的時(shí)間提早處理(圖1)。

圖1 透過物聯(lián)網(wǎng)，可提前掌握汽車本身與行駛的狀況。

例如，使用者可以在出門前，先行透過物聯(lián)網(wǎng)來確認(rèn)汽車內(nèi)的溫度，可以提早開啟空調(diào)，調(diào)整車內(nèi)溫度。調(diào)整完成后，自動(dòng)通知駕駛可開始使用車子。

透過物聯(lián)網(wǎng)，駕駛可以快速了解道路上的人車狀況，取得最新的行車資訊與最佳行車路線，避開塞車路段。

車內(nèi)的衛(wèi)星導(dǎo)航可以提供即時(shí)路況資訊，若接收到行經(jīng)的路上有發(fā)生事故，重新規(guī)畫路線避開交通狀況不良的地方，避免塞車造成延誤。

駕駛也可透過物聯(lián)網(wǎng)將停車場空位位置快速定位出來，通知駕駛停車位置所在。 駕駛不再須要花費(fèi)時(shí)間尋找位置，當(dāng)?shù)诌_(dá)停車場后可立即找到停車位，節(jié)省尋找車位的時(shí)間。

同時(shí)，停車場的中央控管中心也可以監(jiān)測整體停車場的車輛進(jìn)出狀況與費(fèi)用。

當(dāng)使用者看到店面里面有想要購買的衣服，用手機(jī)掃描條碼后發(fā)現(xiàn)此件衣服在當(dāng)?shù)厣痰瓴]有庫存，店家立即通知其他存貨位置與主動(dòng)寄件到指定地點(diǎn)。

物聯(lián)網(wǎng)的即時(shí)資訊傳遞完全地改變生活，工作與娛樂方式。提供極具經(jīng)濟(jì)價(jià)值物品流通方式，節(jié)省時(shí)間與提升生活品質(zhì)。

拉丁美洲/亞太/北美 為物聯(lián)網(wǎng)三大成長市場

根據(jù)市場研究機(jī)構(gòu)全球產(chǎn)業(yè)分析(Global Industry Analysis)2015年6月份的分析資料顯示，物聯(lián)網(wǎng)最大的市場是在歐洲。

而物聯(lián)網(wǎng)最大成長的三大市場分別為拉丁美洲、亞太地區(qū)與美國，并且亞太地區(qū)到2020年的復(fù)合年成長率(CAGR)可高達(dá)43.8%，預(yù)計(jì)在2020年時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)市場規(guī)?？梢赃_(dá)到總累計(jì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值278億。

物聯(lián)網(wǎng)前三大應(yīng)用產(chǎn)業(yè)為消費(fèi)性產(chǎn)品，車載應(yīng)用以及工業(yè)或商業(yè)應(yīng)用。最先布局智慧電網(wǎng)與智慧電表等能源相關(guān)應(yīng)用，之后陸續(xù)帶動(dòng)家用、車載、感應(yīng)技術(shù)與物流資訊。

這塊龐大的市場商機(jī)，吸引許多大廠展開布局。物聯(lián)網(wǎng)十大發(fā)展巨擘有英特爾(Intel)、IBM、Cisco、Google、Apple、AT&T、恩智浦(NXP)等。

物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)開發(fā)平臺(tái)滿足各種應(yīng)用

要打造物聯(lián)網(wǎng)，需要有適合的開發(fā)平臺(tái)(表1)。以智慧城市的開發(fā)平臺(tái)為例，Libelium的Waspmote開發(fā)平臺(tái)可以提供智慧城市的解決方案，提供多元化的天線模組與感應(yīng)模組，讓使用者開發(fā)所要的應(yīng)用。

此發(fā)展平臺(tái)使用ATMega1281的控制器、128KB的Flash與SD記憶體插槽，并且可以在-10℃～65℃的環(huán)境溫度下工作。深度睡眠可達(dá)0.07μA的低功耗省電模式，未充電的情況下可達(dá)到1年的續(xù)航力。

物聯(lián)網(wǎng)的四個(gè)主要運(yùn)作單元

物聯(lián)網(wǎng)的裝置包含幾個(gè)層面，包含電力儲(chǔ)存模組(Engergy Storage Module)，提供電力的來源，維持物聯(lián)網(wǎng)裝置的運(yùn)作。因?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)裝置須要較長的時(shí)間使用，必須有相當(dāng)?shù)偷碾娏ο?，因此電源管理模組(Power Managment Module)顯得格外重要。借由電源管理模組，整體裝置可維持運(yùn)作長達(dá)數(shù)天甚至數(shù)月。

萬物相聯(lián)的方式須透過網(wǎng)路或是利用藍(lán)牙(Bluetooth)、ZigBee，甚至是長程演進(jìn)計(jì)畫(LTE)作為傳遞資料的媒介，因此需要射頻(RF)模組來作為資料傳遞的處理單元。物聯(lián)網(wǎng)裝置含有感應(yīng)周遭環(huán)境的感應(yīng)器。譬如速度感應(yīng)器、陀螺儀、光線、溫度、壓力，甚至是影像的感應(yīng)器等，如圖2所示，能夠因應(yīng)周遭變化，將感應(yīng)到的資料處理后再借由RF模組將資料傳遞到操控端。

圖2 感測器在物聯(lián)網(wǎng)中扮演重要角色。

可靠度/資訊安全/續(xù)航力 成物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展挑戰(zhàn)

智慧城市的物聯(lián)網(wǎng)裝置使用許多種介面，一般裝置都含有I2C、SPI、UART、Ethernet與USB等介面。然而，物聯(lián)網(wǎng)裝置的可靠度也極為重要。

對(duì)于各種溫度與環(huán)境的耐受力是必須要經(jīng)過長時(shí)間測試，才能確保資料傳遞不會(huì)因?yàn)橹茉猸h(huán)境的變化而產(chǎn)生異常。

市面上提供數(shù)十種匯流排解碼的邏輯分析儀，可讓使用者輕易的解讀絕大多數(shù)IO埠傳輸介面的協(xié)定，可以提供長達(dá)8小時(shí)至一個(gè)月的訊號(hào)錄制時(shí)間，能夠讓使用者對(duì)于裝置的可靠度測試提供絕佳的分析儀器。不會(huì)因長時(shí)間且無法預(yù)期的問題發(fā)生，造成分析問題的困難。

物聯(lián)網(wǎng)資料安全也是重要的一環(huán)，復(fù)雜的演算法可以保護(hù)資料的安全，避免資料暴露的風(fēng)險(xiǎn)，并且資料的安全性須要有物聯(lián)網(wǎng)裝置的層層把關(guān)。

目前有幾種方法，第一，安全性的開機(jī)，阻擋有心要竊取裝置的使用者，可以利用數(shù)位簽章的方式為保護(hù)機(jī)制。第二，使用密碼保護(hù)，當(dāng)使用者須存取前，須有相當(dāng)?shù)拿艽a保護(hù)。第三，使用防火墻(Firewall)或IPS，可預(yù)防破壞性地對(duì)物聯(lián)網(wǎng)裝置發(fā)生攻擊，此種方式須要監(jiān)聽與過濾網(wǎng)路上的資料傳遞。

物聯(lián)網(wǎng)裝置必須兼顧處理效能與耗電量。物聯(lián)裝置的續(xù)航力為未來物聯(lián)網(wǎng)的重點(diǎn)挑戰(zhàn)之一。整體的耗電量不論在何種狀態(tài)，如正常運(yùn)作時(shí)、睡眠時(shí)，在裝置設(shè)計(jì)初期都必須加以考量。