新一代通訊教育訓練_20140307
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Transcript 新一代通訊教育訓練_20140307
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
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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, …
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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
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LTE 成長 – 北美 AT&T
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LTE 成長 – 日本 NTT DoCoMo
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中國大陸 TD-LTE 進入大規模試驗
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我國 4G 釋照 進入 LTE 時代
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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
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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
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網路通訊的多元化應用
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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
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(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
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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
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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。
65
V
智慧交通資通訊服務項目
來源:中華電信
66
V
謝謝各位!
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