WPAN無線個人區域網路應用

作者:Julian Chen   |   2015 / 03 / 05

文章來源:股感知識庫   |   圖片來源:Olivia


電信業者應該要有新思維了。以電信業者為中心的網路架構,應該要被改變,隨著通訊技術的進展,將會從個人化網路出發,以創新 2.0思考架構來設計,以進入以人為中心的新網路時代。

就如產業分析師所描述的:「行動語音服務市場在歷經快速成長後,目前已進入飽和期,營收曲線到達了逆S曲線的反曲點,營收成長逐漸下滑,甚至呈現衰退的營收現象。」不過電信業者除了戰戰兢兢之逆S曲線的反曲點外,是否要環顧新技術的進展,以建立新的策略方向?

就從實例說起

以後可用 Apple Watch 來取代車鑰匙,開車門了,又具備行動支付,可以用Apple Watch進行付款了! 看來無線個人區域網路(Wireless Personal Area Network,WPAN)日漸興起,尤其在行動醫療與健康管理的穿戴裝置、室內導航、虛擬與擴增實境,將是主要的發展方向。

無線個人區域網路應用展望01-01

行動醫療(mHealth)

目前最火紅的就是個人穿戴裝置的應用,範圍包括了保健、監控、運動追蹤、睡眠狀況、飲食習慣、醫用手術等。產品不僅包括眼鏡、手錶、腕帶,就連智慧假髮(SmartWig)也成為穿戴裝置的一員。所利用的網路包括了廣泛應用的藍牙、Wi-Fi、無線通訊、近距離無線通訊(NFC)/RFID。

室內導航(Micro LBS)

從蘋果在其全美254家零售店全面啟動基於藍牙低功耗技術的iBeacons室內定位方案來看,室內導航或微定位系統將成為WPAN的重要服務。以低功耗藍牙技術(Beacon)結合手機慣性元件及精準演算法,開發室內定位技術,應用於室內展區,民眾可精準參觀互動展示和聰明尋車。這意味著所有到店訪客將根據其地理位置即時取得商品資訊推送、檢測升級資格、自助結帳等服務,實現店內導購的目的。

手機GPS定位在地下室或大型室內空間常無用武之地。一般手機室外用GPS定位系統,誤差值約半徑10公尺;到了室內空間,因為衛星訊號碰到水泥實體障礙,會產生反射或折射,造成誤差,而無法發揮作用。室內定位可精準計算使用者目前位置、行動距離及方向,不僅節省硬體建置的數量和成本,定位精度更達3公尺以內,可精準推播參觀者所在2公尺內的展項資訊。

虛擬及擴增實境(Virtual Reality Augmented Reality)

臉書 Facebook 已著手開發虛擬/擴增實境的App,被視為革命性的創新應用! 去年以20億美金買下 Oculus VR,就被認為其將踏入 AR/VR 的領域!

而擴增實境(Augmented Reality; AR)則是結合了實體,在螢幕上將虛擬世界套在現實世界,並進行互動,它也是3D定位的。它可利用網路及 GPS 可使得比虛擬實境更大的彈性整合更多的資訊,也比其更加實用。微軟所推出的Holographic技術的頭戴式裝置HoloLens,就是應用的最新實例。它可以虛擬模擬在火星,也可擴增模擬,判斷個人周遭物體,進行智慧判斷。

接取系統(Access)的定義與類型

若將現有的接取系統作分類,約可劃分成無線個人區域網路、無線區域網路、行動通訊接取網路、衛星接取系統、數位電視(DTV)/數位廣播(DAB)系統及固定接取系統等。

無線個人區域網路應用展望02-01

個人區域網路是利用短距離、低功率無線傳輸技術,配合Ad Hoc網路架構連接居家環境之資訊家電、辦公室個人桌上型或手提電腦、個人PDA、印表機等。ZigBee(802.15.4)、Bluetooth(802.15.1)、Home RF、UWB皆是屬於 WPAN系統,它們有底下不同的目標應用領域。

  • 無線區域網路主要是用來替代有線的區域網路技術。
  • 藍芽用來替代智能設備,如電腦,手機,PDA,數位相機/攝像機等的外接電纜。
  • ZigBee則應用於低速低功耗的無線網路,如感測器網路,無線讀表網路,智能玩具,智能家庭,智能農業等。
  • 超寬頻(‎Ultra-wideband,簡稱UWB)是一種具備低耗電與高速傳輸的無線個人區域網絡通訊技術,適合需要高質量服務的無線通信應用,可以用在無線個人區域網絡(WPAN)、家庭網路連接和短距離雷達等領域。

無線個人區域網路應用展望03-01

從個人為中心來設計

以個人為中心(I-centric)的網路,將會取代目前以電信業者為中心(operator-centric)的網路架構。而在接取的方式上,無線接取(Radio Access)已經成為的主流方式。除了一般的行動語音服務外,將會更進一步結合其他以IP為基礎的網路,可以讓用戶在任何時間,地點與環境來進行資訊的擷取。

日本通訊產業研究機構JTTC(Japanese Telecommunication Technology Council;JTTC)所提出 MAGIC的趨勢,當中的“ I ”是指Integration,代表的是整合的無線解決方案,而C是“Customized”,就是指客製化的個人服務。整個趨勢要接櫫的就是,將來的通訊環境是要能夠提供個人化的服務,以整合的無線接取方式,讓用戶隨時隨地來存取全球的資訊。

個人化網路需要業者以個人需求來提供行動服務,要從用戶行為,所進行活動來規劃網路和服務,從解決日常生活問題的需求來提供服務,所以會是以方案(solution)為導向的,像統合的通訊管理(Unified Communication),辦公與居家間的通訊整合,行動商務參與者間所產生的通訊需求,這三個面向就是結合個人的生活、工作、電子商務三個主要環節!了解用戶的狀態,和所面對的前後情況(context),以用戶情境來設計提供的服務,並能讓用戶在安全性高的環境,容易地操作,並能夠得到一致性的資訊,當然在了解用戶之後,核心及接取網路必須也要突破性的規劃,個人化網路才能真正實現。

個人化網路(Personal Oriented Network)會根據在網路智慧(Network Intelligence)之上的。具有智慧的網路,是要能夠知道用戶的識別號碼,是否還存在於網路,所進行的活動,地點及通話量,假若加上用戶端是以始終連線(Always on)的模式建立連接,能夠使電信業者更明確知道用戶端狀態,以提供更貼切的服務給用戶。

網路業者是根據較靜態的連線位址來識別用戶,不過這在將來的行動網路架構,都將要改變,因為行動用戶的實際連線位址是可能會改變的,而且一但又跨越了不同協定型態的網路,假若電信業者不能在異質網路間,維持一致的用戶存取資訊,那麼業者根本無從知道用戶的位址,更毋庸說還要提供個人化服務。

接取方式整合的必要性

無論是在終端用戶所使用的方式,還是在管理異質網路的能力上,都面臨整合與共存的必要性,不然將無法突破以電信業者為中心所造成的瓶頸。網路間假若是相連的,不過卻會因為傳輸環境與移動速率之不同,導致不一樣的最佳系統設計及傳輸能力,更何況諸多網路之間都是不互連的。

在高移動率之環境下,接取端也會是未來無線寬頻網際網路服務之瓶頸,而相容共存的接取系統對於行動服務而言,會是決定性的助力。所以如何整合現有之無線接取網路並設計具高頻譜效率、高傳輸速率之新型接取系統,是未來建構系統之重要課題。

建立使用者行為參考模式

而個人化網路則是規劃在網路應用與服務當中,WWRF(Wireless World Resaerch Forum)也列出了主要的研究範圍,像主要探討以使用者為中心之未來行動通訊系統設計:如何設計無線行動系統來幫助、簡化人們的生活?討論議題含:使用者需求、使用模式及情境、接取方式、在個人區域網路及乘車區域網路(Vehicular Area Network)等多層網路環境下個人的移動性、穿著式(Wearable)通訊系統等,其他還包括用戶情境的服務等。

WWRF曾對於用戶使用行動服務的模式提出MultiSphere的參考模式,當中包括了六個層次,分成個人區域網路、直接面對的環境、週遭的夥伴、無線接取、互連性、及虛擬世界。像個人區域網路會更重視快速、彈性、自動設定及隱私安全的維護,直接面對的環境會重視個別需要,重要是在共通性方面,需要將接取端狀態的專屬資訊轉換成共通的協定。

服務平台的管理

共通服務平台的目標是在提供IP為基礎,並具有單一號碼、單一帳目、透明化服務計費等個人化的服務。對於異質網路環境中的用戶識別,及衍生的漫遊問題,無疑是當今通訊產業最積極解決的問題。

個人化網路及多重異質接取環境就是其重要的工作重點。

  • 行動代理人(Mobile Agent)
  • 位置衍生之服務和應用技術
  • 多媒體服務
  • 行動商務
  • 個人情境化服務(Personal Situation Centric Service)
  • 應用與服務在接取網路及核心網路下的運作情境與運作方式,以及其付費、帳務(Billing)與營運模式。

個人化網路將會很快普及,我們也將會拭目以待,以體會行動服務所帶來的無限價值。

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Julian Chen
從事資訊與通訊產業,熱愛科技新知與產業動態報導。

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