發(fā)展中的物聯(lián)網(wǎng)與智慧城市 能交織出怎樣的火花？

 最近有幾則關(guān)于智慧城市的新聞：首先是白宮宣布斥資50億啟動新智慧城市戰(zhàn)略，包括60項城市計劃將于2016年啟動，投入超過1.6億美元啟動新的智慧城市發(fā)展計劃，這是美國智慧城市整體戰(zhàn)略的一環(huán)，通過中央提供的龐大資源，來與全美超過20個城市共同合作。其次，是英國要建造物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)，2015年打通全英10城市物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，英國計劃將建造高速網(wǎng)絡(luò)外新的“物聯(lián)網(wǎng)專用網(wǎng)絡(luò)”，以應(yīng)對未來數(shù)百萬臺物聯(lián)網(wǎng)公共設(shè)備的連網(wǎng)需求。第三則是基隆市、臺中市與科技大廠思科簽署了智慧城市合作備忘錄。

所謂物聯(lián)網(wǎng)

談智慧城市之前就一定會由物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展來看。物聯(lián)網(wǎng)的概念起源于1995年比爾蓋茨的《未來之路》一書，2005年ITU正式提出物聯(lián)網(wǎng)這個詞，隨著無線網(wǎng)絡(luò)、硬件及感測設(shè)備的逐漸成熟與小型化，實現(xiàn)的程度越來越貼近人們的生活。從推動經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來說，作為計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、移動通訊后又一次的信息化產(chǎn)業(yè)浪潮;從長遠(yuǎn)來看，物聯(lián)網(wǎng)有望成為后金融危險時代經(jīng)濟(jì)增長的引擎。中國的物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)個股近二年來火到不行，可見一斑。

物聯(lián)網(wǎng)與我們熟知的互聯(lián)網(wǎng)之間的區(qū)別與連系可從兩個部份來看：

1.物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)運行于互聯(lián)網(wǎng)核心交換結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，并根據(jù)自身需要選擇RFID或無線感測網(wǎng)絡(luò)的接人方式。

2.互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)通過Telnet、FTP、Web、P2P等人工方法獲取數(shù)據(jù)信息，而物聯(lián)網(wǎng)則是通過RFID、傳感器自動獲取，傳輸內(nèi)容主要為RFID數(shù)據(jù)信息，包括物品名、物品編碼、物品制造商、制造時間等。而智慧城市則是物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，以傳感器為基底筑起的硬件網(wǎng)絡(luò)、通過無線網(wǎng)絡(luò)串連到現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)或另外建構(gòu)專屬核心網(wǎng)絡(luò)、信息處理系統(tǒng)通過分布式霧運算或集中式云運算中心。

智慧城市中的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用

這是一個正在進(jìn)行中的現(xiàn)象–智慧城市的舉措越來越多。在全球中城市紛紛采用了智慧技術(shù)，包括高速光纖網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、SDN及NFV，以提高他們小區(qū)的宜居性、可持續(xù)性及效率。公共服務(wù)的項目包括推動藝術(shù)文化、改善空氣質(zhì)量、改善交通、犯罪打擊與維安、節(jié)約能源、有效使用水資源及健康等等，積極影響人們的生活。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對于智慧城市至關(guān)重要。例如，安全攝影機(jī)、智能電表、智能交通燈號、天氣與二氧化碳傳感器等等，所有數(shù)據(jù)傳輸?shù)街行奶幚砼c分析，用以緩解交通、查明漏水、方便停車、改善空氣質(zhì)量等等。而所有數(shù)據(jù)流均需通過光纖網(wǎng)絡(luò)傳送、SDN靈活調(diào)配、通過NFV支持負(fù)載平衡之服務(wù)鏈。

美國新智慧城市戰(zhàn)略起飛，這些新智慧城市戰(zhàn)略突然出現(xiàn)在美國各地。這些項目背后的一個關(guān)鍵球員是USIgnite，這是美國國家科學(xué)基金會和白宮辦公室底下科技政策的合資企業(yè)，其匯集了產(chǎn)業(yè)界，學(xué)術(shù)界和政府合作伙伴，以幫助創(chuàng)建下一代互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用程序，其提供變革性的公益目的。開放網(wǎng)絡(luò)基金會(ONF)應(yīng)用程序開發(fā)的重點是被視為國家優(yōu)先的六個方面：教育和勞動力、能源、健康、公共安全、運輸、和先進(jìn)制造業(yè)。在未來五年內(nèi)，合作伙伴生態(tài)系統(tǒng)預(yù)計將在200多個小區(qū)試驗床，提供數(shù)十個應(yīng)用。與其他智慧城市的努力，開發(fā)商正在利用高速，低延遲網(wǎng)絡(luò)(關(guān)鍵處理未壓縮的視頻多路雙向流)，以及SDN和OpenFlow。SDN將提高在網(wǎng)絡(luò)路由和優(yōu)化控制，以利用匹配整個網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，并支持分布式可編程資源的虛擬網(wǎng)絡(luò)。

智慧城市顯現(xiàn)各種各樣其中之一的問題就是停車場。以英國米爾頓凱恩斯這個城市而言，英國電信集團(tuán)(BT)的力量聯(lián)合英國開放大學(xué)及其他合作伙伴成立了智慧城市的合作，以幫助支持城市的擴(kuò)張，同時滿足消費和碳減排的目標(biāo)。估計全市將需要一些1.2萬個停車位，到2020年將再增加50%。他們的智慧城市項目的目標(biāo)之一是確定自由空間并將該信息發(fā)送到路邊顯示器和智能手機(jī)應(yīng)用程序，引導(dǎo)司機(jī)停車位。最大限度地利用現(xiàn)有的停車設(shè)施以減少需要新的基礎(chǔ)設(shè)施，以及減少燃料的使用和尋找停車位的車輛所需碳排放。最初的試點在城市的火車站推出來管理短期停車位。安裝在每個停車位傳感器檢測到車輛的抵達(dá)和離開，并以無線方式發(fā)送信息。以燈桿安裝，太陽能為動力的中繼器，從而匯總數(shù)據(jù)并通過互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送到BT托管數(shù)據(jù)中心。一旦處理和分析后，該數(shù)據(jù)會提供在米爾頓凱恩斯市議會公開信息儀表板，也會通過瀏覽器在谷歌地圖上，顯示停車位的狀態(tài)為紅色(占用)或綠色(空的)。該試點是成功的：在市議會能夠在火車站設(shè)置一個合適的停車時間限制，及證明了全市范圍內(nèi)的停車空間優(yōu)化的可行性。

物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)

為了創(chuàng)造人、事、時、地、物都能相互聯(lián)系與溝通的物聯(lián)網(wǎng)及智慧城市環(huán)境，當(dāng)中有幾個關(guān)鍵技術(shù)的成熟與否扮演著相當(dāng)重要的角色，包含：

1.低功率奈米微型化嵌入式技術(shù)或射頻識別技術(shù)(RFID)：可將信息記錄在物體上，提供存取功能，并可長時間運作、接收網(wǎng)絡(luò)訊息或計算數(shù)據(jù)能力;

2.無線感知網(wǎng)絡(luò)與后端數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線技術(shù)：讓傳感器之間可以傳送數(shù)據(jù);

3.智能型匝道技術(shù)：包括網(wǎng)絡(luò)鏈接、霧運算、數(shù)據(jù)安全

4.回程網(wǎng)絡(luò)與骨干網(wǎng)絡(luò)

5.云端中心、管理與自動化、及應(yīng)用支持平臺。

就節(jié)能低功耗而言、物聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品比手機(jī)產(chǎn)品需要的IC要更節(jié)能，電源管理以及創(chuàng)新節(jié)能技術(shù)，會是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的重點。荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)研究人員HaoGao打造了一個只有2mm2、重1.6毫克的溫度傳感器，放在手指上的傳感器就如同一粒砂大小，該傳感器可通過特制的路由器，經(jīng)由無線電波充電，可望解決物聯(lián)網(wǎng)時代下傳感器供電的問題。以荷蘭PeterKnorringa的教授團(tuán)隊研發(fā)出一種可以無線充電的溫度傳感器。不是讓你不用換電池，而是它小到根本不能換電池─因為它大概就一粒芝麻大。這樣的技術(shù)能讓互聯(lián)網(wǎng)和智慧建筑的合作跨出重要的一步。它不必任何電池或電線，通過無線訊號就能獲得電力。首先傳感器有專用的路由器，路由器能將電磁波集中能量傳輸給傳感器，借此充電。當(dāng)電力足夠時，它就能感測溫度并回傳數(shù)據(jù)。除此之外，它還可以在油漆、塑料和混凝土下運作，并且除了溫度之外，將來也能開發(fā)出感測其他東西的傳感器，比如說動作、濕度或者光線。售價還不到一美元。

一、霧計算

霧計算在2011年被人提出，是由性能較弱、更為分散的各類功能計算器或內(nèi)嵌在匝道器的服務(wù)器組合，滲入工廠、汽車、電器、街燈、及人們物質(zhì)生活中的各類物品。將網(wǎng)絡(luò)計算中心擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)邊緣，低延時和位置感知、更廣泛的地理分布、適應(yīng)移動性的應(yīng)用、支持更多的邊緣節(jié)點。例如「車聯(lián)網(wǎng)」，其應(yīng)用和部署要求有豐富的連接方式和相互作用，車到車、車到接入點(無線網(wǎng)絡(luò)、3G、LTE、智能交通燈、導(dǎo)航衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)等)、接入點到接入點。試想如果城市中所有交通燈都需要有數(shù)據(jù)中心云計算來統(tǒng)一計算而指揮所有交通燈，這樣子不僅不及時也容易出錯。智能交通燈本意是根據(jù)車流量來自動指揮車輛通行，避免無車遇紅燈時也要停車等綠燈再行。

二、云計算

云計算承載著業(yè)界的厚望。然而，將數(shù)據(jù)從云端導(dǎo)入、導(dǎo)出實際上比人們想象的要更為復(fù)雜和困難。由于接入設(shè)備(尤其是移動設(shè)備)越來越多，在傳輸數(shù)據(jù)、獲取信息時，帶寬就顯得捉襟見肘。因此，搭配分布式的霧計算，通過智慧路由器等設(shè)備和技術(shù)手段，在不同設(shè)備之間組成數(shù)據(jù)傳輸帶，可以有效減少網(wǎng)絡(luò)流量，數(shù)據(jù)中心的計算負(fù)荷也相應(yīng)減輕。霧計算可以作為介于M2M(機(jī)器與機(jī)器對話)網(wǎng)絡(luò)與云計算之間的計算處理，以應(yīng)對M2M網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)。運用處理程序?qū)@些資料進(jìn)行預(yù)處理，以提升其使用價值。

結(jié)語

思科的系統(tǒng)預(yù)測，到2022年時，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)省的成本和獲得的營收將高達(dá)14.4兆美元。通用公司在2012年11月發(fā)表的研究結(jié)論也指出，智能工業(yè)網(wǎng)絡(luò)將促使效率提升，生產(chǎn)力大有斬獲，而到2025年，這些進(jìn)展將在幾乎每個經(jīng)濟(jì)部門產(chǎn)生回響，對大約一半的全球經(jīng)濟(jì)體系產(chǎn)生巨大沖擊。此外，逐一觀察每個產(chǎn)業(yè)，更能體會建立史上第一個智慧基礎(chǔ)建設(shè)，甚至建立一個偉大的智慧城市，能促使生產(chǎn)力產(chǎn)生多大的潛在進(jìn)展。