物聯網

大數據4V是必考題
大數據的三階段



物聯網的架構可分為感知層,網路層,雲端計算層,資料分析層和應用層

最常見到嵌入物體的辨識能力的技術是RFID

網路層將感測資訊傳遞至網際網路,分享資訊給使用者,提供使用者遠端互動功能

常見的無線通訊技術有無線電 藍芽 WiFi 3G/4G ZigBee

雲端計算層可分成SaaS PaaS IaaS

資料分析層則是把收集到的巨大資料進行資料探勘 分析 整合等等後進行處理

應用層: 結合感知與聯網
例如說可以感測老人心跳 血壓 睡眠

智慧電表可以自動把用電數據傳送到雲端 電量透明化 並且可以統計社區 居家等等用電需求
可以對電流的生產進行規劃

Smart Grid即智慧電網 強調自動化 安全與供應端配合,提升電力系統運轉效率,供電品質和可靠度,節能減碳

物聯網也可以應用在校園節能系統 感測冷氣有沒有開關之類

智慧路燈可以感測有沒有車子經過來節能

電子道路收費系統則是利用RFID reader(在收費門架上)感應RFID Tag,使用微波技術回傳車輛資訊

智慧公車網、大眾捷運系統、高速鐵路系統、巴士捷運系統(Bus Rapid Transit, BRT)

先進公車系統可以利用USB(?)辨識司機身分 利用GPS定位公車所在位置

車道偏離系統可以在偏離車道時發出警示聲

Bag Tag: 可重複使用的電子行李標籤

飛機機艙內也有各式各樣的感應器 如溫溼度 CO2感應器 陀螺儀運動感測器 電子羅盤方向感測 GPS衛星感測器

智慧電車內也有差不多的東西 座位上也可以放入壓力感測器來感測是否有乘客

智慧郵務管理系統:使用RFID讀寫器讀取有RFID條碼的包裹

給水設備管理系統: 水流感測器 水質感測器

個人行動載具的應用: ArcaBoard飛行滑板 segway兩輪車

光感測器調整燈光 磁簧開關檢測門是否關緊 紅外線感測器檢測是否有人 煙霧感測器 溫度感測器 濕度感測器可以感測是否要灑水澆花

物聯網在智慧健康照護的應用: 智慧藥盒 可以顯示什麼時候該吃藥
無線血壓計 可以把紀錄上傳
智慧體重計 可以記錄 畫成圖表
睡眠感應器 記錄心跳 呼吸頻率 睡眠動作
壓力感測器 可以感測老人是否有在使用某項家具 還有在進入浴室時自動開燈等等

臥室子系統 感知老人上下床 翻身 判斷睡眠深淺
老人在床上的生理資訊 呼吸次數 心率
晚上廁所會自動亮燈

RS-232的裝置可分為DTE(Data Terminal Equipment)和DCE(Data Communication Equipment)

I²C(Inter-Integrated Circuit): 應該不會考吧

除了Arduino之外,還有Raspberry Pi(樹莓派)是基於Linux作業系統的小電腦。擁有Ethernet,USB介面,HDMI,但支援的感測器較少。
樹莓派可以直接在電腦裡面編譯並且值行,但他的接腳比arduino來的少,所以通常需要使用電組(?)。

ARM是32位元進階精簡指令集的處理器架構(RISC)(進階在哪?)。ARM有節能的特點,所以通常用在行動領域

12章 ZigBee
低功耗、低速率、低成本、低延遲、低複雜度與高可靠度
ISM頻段: 開放給工業,科學,醫療的頻段使用
可以支援超過64000個節點
架構分為四層: 實體(PHY)層,媒介存取控制層(MAC),網路層,應用層
ZigBee中的節點: 協調者(Coordinator),Router和End Device
Coordinator負責協調裝置之間互相溝通和頻道的使用
每個節點會選擇不同的active window,鄰近節點不能使用相同的active window

CSMA: 傳之前先聽是否有別人送出來的訊號
CSMA collisions: 如果兩個node同時發出訊號,還是有可能collision,兩個訊號重疊的話則兩個訊號都會無效
(見網路講義第六 第七章)
CSMA/CD (Collision detection): 在傳送過程時是否有別人也在同時發出訊號,假設監聽到其他人的訊號立刻停止傳輸,只適用於有線網路,因為無線網路的衰減過高,可能無法判斷收到的訊號是否為雜訊或是其他訊號源。而且無線網路之間可能有障礙物,這個問題稱為hidden terminal問題。
CSMA/CA(Collision avoidance): 利用RTS和CTS,以類似ACK的方式來運作。當某訊號源要送出資料時,他會先送出簡短的RTS訊號預約,來獲得傳輸權。AP收到RTS之後則會送回CTS表示準備好接受資料。

ZigBee的Active window中,有分成競爭區間(Contention access period, CAP)和非競爭區間(Contention-Free Period, CFP)。子節點利用CSMA/CA方法去競爭CAP,下一個周期時,父節點便會在Beacon中公告CFP要留給誰。

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IPv6 over Low-power Wireless Personal Area Networks - 縮寫為6LoWPAN
6LoWPAN可以以低功率進行運作,可以直接和其他網路進行溝通。如果不是和其他使用6LoWPAN的裝置溝通,則需要用到Edge Router。
邊緣路由器負責產生6LoWPAN和維持,負責裡面各個裝置的資料交換,和其他網路的資料交換。

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LPWAN - Low Power Wide Area Network 低功耗廣域網路,低頻寬,低功耗,遠距離
有LoRa和NB-IoT等

LoRa是最新的物聯網無線通訊技術,通訊距離長、低功耗及傳輸資料量小,Lora運作於未授權頻譜
LoRa將裝置分為A B C 三類,適應不同需求
ClassA: 雙向通訊,平時休眠,非常省電(可以工作十年以上)
ClassB: 傳輸主動權在基地台
ClassC: 隨時接受和發送訊號,需要持續供電

NB-IoT?

Stand-alone:
In-band: 頻率較低,滲透能力較強
Guard-band: 邊緣保護頻段,可能和LTE系統發生干擾

建置成本低,電池壽命長,封包傳送次數較少則用lOrA
需要較高資料傳輸量則選用NB-IoT

以上這些是屬於內網的技術

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