民生公共物联网推实验网络专用频段Band 20

科技部近期举办台湾开放-国家行动方案开放资料集平台使用者线上研讨会,其中负责整合跨部会民生公共物联网提供资料服务的国研院国家高速网络与计算中心(以下简称国网中心)表示,-已规划Band 20作为我国民生公共物联网的实验网络专用频段,未来民间业者或-单位可申请使用该频段,通过国网中心骨干核心网络搜集资料,并经由民生公共物联网资料服务和外界分享资料,促进国内民生物联网公私协力、资料共享。

国网中心副主任,同时也是民生公共物联网资料服务平台计划主持人林锡庆表示,民生公共物联网在资料治理上,可分为通讯、资料本体、系统平台及应用三个层面,每个层面各自面临不同的挑战。例如通讯网络面临的挑战,如何降低

网络通讯成本就是一大难题,也缺少物联网专用网络管理环境等。资料方面,包括如何降低储存成本、资料传输协定不一、大多由公务部门建置。至于系统平台及应用方面,包括资料分析及计算成本、资料模型的标准不一等。

他表示,国网中心身为国家基础建设的单位,目前已经完成一些基础建设,以高速计算为例,国网中心已建置台湾杉1、2、3号,这些运算能量足以提供外界分析计算所需要的能量。此外,国网中心也提供大量的储存设施,包括新竹、台中、台南等地建置高效能、高容量储存系统,共计超过120PB。而在网络方面,国网中心已有十几年经营学研界网络的经验,在全国布建高带宽高速网络串接所有学研界,例如100G国内骨干,未来还可串接公部门。

这些基础建设架构一个较完整的云服务平台,涵盖计算、储存、网络串接、API服务。目前民生公共物联网集结跨部会的资源及资料,目前民生公共物联网资料服务,集合水资源、空气、地震、灾防等4个领域,共计14个部会、44项物联网感测资料。

以民众关心的空气质量为例,-环保部门已建立空气质量物联网,除了过去大型空气质量监测站外,还纳入超过8,600个微型感测器的侦测资料,并加上经济部、工研院、学校单位的加入,扩大空气质量的整体监测环境,除了用于监测容易有高污染气体排放的工业区及科学园区、工厂,作为环保单位稽查开罚的依据外,也将这些空品资料开放外界使用,让民众掌握每天生活中各地的空气质量变化。

目前国网中心建置的民生公共物联网资料服务平台,从 Sensor 端经过OGC SensorThings API为资料模型标准串接所有资料,并可提供资料API服务,采用SensorThingsAPI即时资料提供服务,并提供历史资料下载服务,提供产学研界使用。

以Band 20作为民生公共物联网的实验网络专用频段

除了这些基础建设之外,鉴于民生公共物联网在前端感测器使用的通讯网络仍有不足,具有公益性质的民生公共物联网使用商用频段架构,恐难以负荷高昂的通讯成本,因此-规划推动民生公共物联网的实验网络专用频段,去年已将Band 20频段规划为民生公共物联网的实验网络专用频段。根据交通部公布的 109 年无线电频率供应计划, 816到 821MHz ,以及 857 到862MHz ,上、下行共计10MHz,作为“民生公共物联网实验网络频段”的专用频谱,该频段称为Band 20。目前有兴趣的业者或-单位已可向NCC提出实验网络专用频段申请。

为了支援Band 20民生公共物联网实验网络专用频段,今年开始的4年前瞻基础建设计划,其中的数位建设将Band 20纳入民生物联网的实验网络专用频段,由国网中心负责建置Band 20骨干核心网络服务设施。让应用场域的感测装置所搜集的物联网资料,透过Band 20频段送到闸道器,经由国网中心的骨干网络设施,汇整至民生公共物联网资料服务,结合原本整合水资源、空气质量、地震、灾防的民生公共物联网资料,扩大民生物联网资料服务公私协力、资料分享。

“希望这项实验网络频段计划能弥补民生公共物联网在通讯方面的痛点”,现在虽是实验网络名义推动民生物联网的专用频段,但林锡庆期望,未来经过实验评估效益,希望有机会成为民生物联网专用频段,促使国内民生物联网蓬勃发展。

由于Band 20的频谱特性,该频段适合用于网络通讯无法深入的偏远地区,或是作为网络成本高昂的替代通讯方案。林锡庆说明,除了现有的4G、5G、有线网络之外,在通讯部分多了Band 20专用频谱的选项,通过Small Cell建置为闸道器,串接到国网中心建置的骨干网络核心设施,汇整各式各样的资料,加上先前由官方建立的物联网资料,未来希望能发展为公私协力的资料加值应用基地。

至于Band 20如何应用在物联网架构?林锡庆指出,从感测器经由Band20频道将资料送到闸道器,再送到国网中心的骨干网络,尽管是实验网络,考量到资讯安全及专用网络的需要,国网中心会以VPN的方式串接,打造Band 20的专用实验网络,和其他的网络区隔。NCC目前已开放业者向其申请使用该实验网络专用频段,但是要使用Band 20频段,尚需相关业者或系统整合商提供支援该频段的感测器、闸道器等设备,国网中心也需完成相关的骨干网络、资料汇流准备,近期将接受其他业者的合作。

获得NCC审核通过的业者,可选择与其他系统整合商合作以Band 20建构物联网,或是和国网中心合作。林锡庆表示,透过国网中心骨干网络将物联网资料蒐整后,可利用国网中心提供的资源,进一步运用大数据分析、预测。未来国网中心寄望透过Band20实验网络专用频段,加强民生物联网和产业、应用场域的联合,从只有官方蒐整物联网资料,在偏乡或通讯未覆盖的地点运用Band 20加强,搭配国网中心建立的基础设施,让产业界的IoT设备也能运用到各种场域,扩大蒐整更多的资料。

目前已在示范场域试验

目前国网中心已和业者、地方-合作,示范Band 20在场域的物联网应用可能性。例如在云林县的甘薯契作农地,利用Band 20频段,搭配Small Cell基地台,在室外田地及温室两处,搜集室内室外微气候、土壤数据,再结合民生公共物联网的大环境监测数据,供农家进阶种植、温室裁培的参考。

另一个示范案例则应用在台南市的水利防灾,主要在台南市易淹水热区的平地及山区为示范场域,利用Band 20搜集数据型资料之外,也整合影像资料,降低淹水警讯误报的可能性。当侦测到发生淹水的第一时间,通知抽水站准备温机、启动抽水机,以快速因应淹水的防灾应用。

林锡庆希望在4年前瞻基础建设计划将Band 20纳入民生公共物联网实验网络专用频段之后,除了将无线频谱资源透过竞标让民间电信业者使用之外,也能将部分公用频谱资源用于民生公共物联网等公共利益的用途,鼓励业者或场域使用公共无线频谱资源建置物联网,并愿意将资料贡献出来,让民生公共物联网资料能够更多更好。

以空气质量为例,除了-环保部门主导建置的空气质量监测网络,开放官方的空气质量资料之外,未来如果民间业者或更多民众使用公共无线频谱,愿意将特定场域的空气质量感测资料也贡献出来,增加对民生物联网对环境空气质量的掌握度,同时提供更多空气质量资料开放外界运用。

在前瞻基础建设计划的经费发挥带动作用下,盼望能引起大家共鸣,“一起种资料、共享资料、创造价值”,林锡庆说。