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 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 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 qphgkimo@iii.org.tw 2014/03/07 1

你今天低頭了嗎？ 手機上網普及  低頭族 捷運、公車站牌、咖啡廳、路口等紅燈 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。 傳不遠，容易互相干擾 4

認識電磁波 電流變動造成磁場改變；電視、廣播，可傳遞很遠 5

變動的電磁波可以傳遞訊息 電視訊號、廣播訊號、衛星訊號等 6

赫茲 – 成功產生電磁波 以電流產生電磁波 7

馬可尼 – 開啟無線通訊紀元 無線電遠距離傳輸 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 簡化傳輸設備、傳輸距離更遠、跟既有有線電話結合 現代行動通訊的基礎架構 11

行動通訊的演進歷程 語音；語音加短訊；語音加短訊加多元化連網服務 12

手機的演化與時俱進 Source: IEK ITIS 計畫 13 大哥大手機 黑白螢幕、簡訊、來電鈴聲 彩色螢幕、多媒體簡訊；市佔率急速升高 照相機、上網、看電視、email、遊戲、社群 個人化功能、付款、隨身助理、導航 可以不帶手錶、鬧鐘、相機、地圖、報紙、現金 Source: IEK ITIS 計畫 13

手機的功能越來越強大 V 14 Source: Apple 螢幕解析度更高、照相功能越豐富、運算速度更快、傳輸速度更快、服務功能更豐富 Siri 服務、導航服務等個人化服務興起 影片：HTC Butterfly 0’59”，有沒有更新的影片？ 14 Source: Apple

手機行動上網總使用量將超過筆電 Source: Nokia Siemens Networks 15

智慧型行動設備已是隨身必備工具 Source: NBC News 行動裝置普及率十年之內有很大的成長 16

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 17

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 21

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 22

各種電磁波之頻譜分布 行動通訊與手機通訊頻段 游離輻射電磁波頻段 23

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 若基地台密度高 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。 25

你需要新一代的行動網路嗎？ 26

你需要隨時隨地上網 處理公務、享受視聽娛樂內容、隨時隨地與朋友通訊或連上社群網路 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 偏鄉地區快速網路建設、社區保安監控、溫濕度儀器設備監控操作、電力負載監控與調度、警車巡邏回報與任務交派、家庭或救護車緊急醫療處置、道路壅塞偵測與排解、隨時隨地與教室連線學習、公車到站資訊服務、快遞運輸房仲工區等戶外業務管控 28 Source: Alvarion, Apr 2010

行動通訊資料傳輸量成長驚人 V Double every Year! Source: Intel, Apr 2010 29 每人每月 800MByte 相當於 60 分鐘影片 影片：Mobile Technology 2’01” 29 Source: Intel, Apr 2010

你需要更寬更快更好的行動網路 跨年晚會、海洋音樂祭、購物鬧區等容易壅塞不通，需擴充網路容量以化解 30

行動網路傳輸速度越來越快 31

What is LTE? V Source: Alcatel-lucent, 2010 32 採用新的傳輸技術，大幅提升現有 3G 網路的傳輸速度 5-10 倍 影片：LTE 2’06” Source: Alcatel-lucent, 2010 32

LTE 商業運轉進入成長階段 我國預計今年下半年發放 LTE 執照 33

全球 LTE 用戶數成長預測 從今年起急速增加 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 眾多業者競相追逐，勢在必得 39

4G 時代即將來臨 40

V 未來 4G 行動通訊應用情境 深入食衣住行育樂各方面 影片：DoCoMo 10’47” 41

傳輸速度永遠不夠 每年兩倍成長，下十年的新世代技術需要一千倍成長 Source: Qualcomm 42

LTE 標準持續演進 V 43 LTE 剛上市，下一世代技術規格已在制訂，相關實驗已經展開 影片：Qualcomm LTE Advanced 1’47” 43

× = 後 4G 技術發展方向 1000x 新的需求 新的技術挑戰及機會 提昇頻譜效益 (spectrum efficiency) Spectrum Extension/ Utilization Network Efficiency/ Density 1000x Capacity = × 新的需求 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) 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) 從三面向達到提升 1000 倍的目標 44

小區域行動通訊逐漸成為主流 提升基地台密度、減少傳輸距離，提升資料傳輸速率與系統容量 Source: Alcatel-lucent 45

利用 WiFi 提升行動網路容量 WiFi 資料分流提升系統容量 Source: Qualcomm 46

家用微基站應用情境 有線網路資料分流提升系統容量 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 平板媒體與未來產品 Media Tablets and Beyond 2 行動為主的應用程式與介面 Mobile-Centric Applications and Interfaces 3 情境與社群使用經驗 Contextual and Social User Experience 4 物聯網 Internet of Things 5 App商店與市集 App Stores and Marketplaces 6 次世代分析技術 Next-Generation Analytics 7 巨量資料 Big Data 8 記憶體內運算 In-Memory Computing 9 超低耗能伺服器 Extreme Low-Energy Servers 10 雲端運算 Cloud Computing 49

由 M-Taiwan 到 i-Taiwan 50

智慧聯網 (Internet of Things/物聯網) 的興起 需要高傳輸速率、高容量、高品質保證的無線及有線網路基礎架構 51

智慧聯網 = 全面感知+可靠傳遞+智慧處理 52

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 2016 年智慧聯網全球產值預估近 6 千億美元 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。 53

V 智慧聯網多元化生活應用 影片：Smart Cities 2’21” 來源：中華電信 54

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。 56

應用：住家用電監控對抗油電雙漲 系統功能 應用場域案例 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 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 雲端智慧能源感測與辨識平台 57

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 影片：新北市遠雄左岸智慧城市 5’10” 來源：遠雄建設 60

日本 NTT DoCoMo 以訊息傳遞平台管理者切入照護服務 61

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。 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 歐 洲 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 韓 國 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 日 本 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 中 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 美 國 影片：花博智慧暢遊 5’36” 62

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。 63

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) 公共運輸服務(APTS) 交通安全 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 讓民眾享有便利、無縫之公共運輸環境 讓民眾享有安全之交通環境 GPS 交通管理中心 智慧站牌 可變標誌 車輛偵測器 交通號誌 路口影像 停車場資訊 智慧卡付款 手持裝置 大眾運輸 一般車輛 商用車輛 自動車輛辨識 ATIS: 公車到站資訊、停車場空位指引、緊急事件通知 ATMS: 交通號誌管控避免壅塞、替代道路指引、車禍現場排除 APTS: 公車班次調度、接駁車調度 道路監視、車輛辨別、犯罪預防 64

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。 V 65 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。 影片：智慧巴士成果影片 6’04” 65

V 智慧交通資通訊服務項目 影片：新車載心幸福 5’35” 來源：中華電信 66

V 謝謝各位！ 影片：i236 - Smart City 5’43” 67