台灣民生公共物聯網推實驗網路專用頻段Band 20

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政府已將Band 20無線頻段畫為民生公共物聯網實驗網路專用頻段，業者或政府單位可向NCC申請，並與國網中心、相關業者聯手，建置從感測器、闡道器、骨幹網路，到資料匯整分析的民生物聯網。

科技部近期舉辦臺灣開放政府國家行動方案開放資料集平臺使用者線上研討會,其中負責整合跨部會民生公共物聯網提供資料服務的國研院國家高速網路與計算中心(以下簡稱國網中心)表示,政府已規畫Band 20作為我國民生公共物聯網的實驗網路專用頻段,未來民間業者或政府單位可申請使用該頻段,通過國網中心骨幹核心網路蒐集資料,並經由民生公共物聯網資料服務和外界分享資料,促進國內民生物聯網公私協力、資料共享。

國網中心副主任,同時也是民生公共物聯網資料服務平臺計畫主持人林錫慶表示,民生公共物聯網在資料治理上,可分為通訊、資料本體、系統平臺及應用三個層面,每個層面各自面臨不同的挑戰。例如通訊網路面臨的挑戰,如何降低。

網路通訊成本就是一大難題,也缺少物聯網專用網路管理環境等。資料方面,包括如何降低儲存成本、資料傳輸協定不一、大多由公務部門建置。至於系統平臺及應用方面,包括資料分析及計算成本、資料模型的標準不一等。

他表示,國網中心身為國家基礎建設的單位,目前已經完成一些基礎建設,以高速計算為例,國網中心已建置臺灣杉1、2、3號,這些運算能量足以提供外界分析計算所需要的能量。此外,國網中心也提供大量的儲存設施,包括新竹、臺中、臺南等地建置高效能、高容量儲存系統,共計超過120PB。而在網路方面,國網中心已有十幾年經營學研界網路的經驗,在全國佈建高頻寬高速網路串接所有學研界,例如100G國內骨幹,未來還可串接公部門。

這些基礎建設架構一個較完整的雲服務平臺,涵蓋計算、儲存、網路串接、API服務。目前民生公共物聯網集結跨部會的資源及資料,目前民生公共物聯網資料服務,集合水資源、空氣、地震、災防等4個領域,共計14個部會、44項物聯網感測資料。

以民眾關心的空氣品質為例,政府環保部門已建立空氣品質物聯網,除了過去大型空氣品質監測站外,還納入超過8,600個微型感測器的偵測資料,並加上經濟部、工研院、學校單位的加入,擴大空氣品質的整體監測環境,除了用於監測容易有高污染氣體排放的工業區及科學園區、工廠,作為環保單位稽查開罰的依據外,也將這些空品資料開放外界使用,讓民眾掌握每天生活中各地的空氣品質變化。

目前國網中心建置的民生公共物聯網資料服務平臺,從 Sensor 端經過OGC SensorThings API為資料模型標準串接所有資料,並可提供資料API服務,採用SensorThingsAPI即時資料提供服務,並提供歷史資料下載服務,提供產學研界使用。

以Band 20作為民生公共物聯網的實驗網路專用頻段

除了這些基礎建設之外,鑑於民生公共物聯網在前端感測器使用的通訊網路仍有不足,具有公益性質的民生公共物聯網使用商用頻段架構,恐難以負荷高昂的通訊成本,因此政府規劃推動民生公共物聯網的實驗網路專用頻段,去年已將Band 20頻段規畫為民生公共物聯網的實驗網路專用頻段。根據交通部公布的 109 年無線電頻率供應計畫, 816到 821MHz ,以及 857 到862MHz ,上、下行共計10MHz,作為「民生公共物聯網實驗網路頻段」的專用頻譜,該頻段稱為Band 20。目前有興趣的業者或政府單位已可向NCC提出實驗網路專用頻段申請。

為了支援Band 20民生公共物聯網實驗網路專用頻段,今年開始的4年前瞻基礎建設計畫,其中的數位建設將Band 20納入民生物聯網的實驗網路專用頻段,由國網中心負責建置Band 20骨幹核心網路服務設施。讓應用場域的感測裝置所蒐集的物聯網資料,透過Band 20頻段送到閘道器,經由國網中心的骨幹網路設施,匯整至民生公共物聯網資料服務,結合原本整合水資源、空氣品質、地震、災防的民生公共物聯網資料,擴大民生物聯網資料服務公私協力、資料分享。

「希望這項實驗網路頻段計畫能彌補民生公共物聯網在通訊方面的痛點」,現在雖是實驗網路名義推動民生物聯網的專用頻段,但林錫慶期望,未來經過實驗評估效益,希望有機會成為民生物聯網專用頻段,促使國內民生物聯網蓬勃發展。

由於Band 20的頻譜特性,該頻段適合用於網路通訊無法深入的偏遠地區,或是作為網路成本高昂的替代通訊方案。林錫慶說明,除了現有的4G、5G、有線網路之外,在通訊部分多了Band 20專用頻譜的選項,通過Small Cell建置為閘道器,串接到國網中心建置的骨幹網路核心設施,匯整各式各樣的資料,加上先前由官方建立的物聯網資料,未來希望能發展為公私協力的資料加值應用基地。

至於Band 20如何應用在物聯網架構?林錫慶指出,從感測器經由Band20頻道將資料送到閘道器,再送到國網中心的骨幹網路,儘管是實驗網路,考量到資訊安全及專用網路的需要,國網中心會以VPN的方式串接,打造Band 20的專用實驗網路,和其他的網路區隔。NCC目前已開放業者向其申請使用該實驗網路專用頻段,但是要使用Band 20頻段,尚需相關業者或系統整合商提供支援該頻段的感測器、閘道器等設備,國網中心也需完成相關的骨幹網路、資料匯流準備,近期將接受其他業者的合作。

獲得NCC審核通過的業者,可選擇與其他系統整合商合作以Band 20建構物聯網,或是和國網中心合作。林錫慶表示,透過國網中心骨幹網路將物聯網資料蒐整後,可利用國網中心提供的資源,進一步運用大數據分析、預測。未來國網中心寄望透過Band20實驗網路專用頻段,加強民生物聯網和產業、應用場域的聯合,從只有官方蒐整物聯網資料,在偏鄉或通訊未覆蓋的地點運用Band 20加強,搭配國網中心建立的基礎設施,讓產業界的IoT設備也能運用到各種場域,擴大蒐整更多的資料。

目前已在示範場域試驗

目前國網中心已和業者、地方政府合作,示範Band 20在場域的物聯網應用可能性。例如在雲林縣的甘薯契作農地,利用Band 20頻段,搭配Small Cell基地臺,在室外田地及溫室兩處,蒐集室內室外微氣候、土壤數據,再結合民生公共物聯網的大環境監測數據,供農家進階種植、溫室裁培的參考。

另一個示範案例則應用在臺南市的水利防災,主要在臺南市易淹水熱區的平地及山區為示範場域,利用Band 20蒐集數據型資料之外,也整合影像資料,降低淹水警訊誤報的可能性。當偵測到發生淹水的第一時間,通知抽水站準備溫機、啟動抽水機,以快速因應淹水的防災應用。

林錫慶希望在4年前瞻基礎建設計畫將Band 20納入民生公共物聯網實驗網路專用頻段之後,除了將無線頻譜資源透過競標讓民間電信業者使用之外,也能將部分公用頻譜資源用於民生公共物聯網等公共利益的用途,鼓勵業者或場域使用公共無線頻譜資源建置物聯網,並願意將資料貢獻出來,讓民生公共物聯網資料能夠更多更好。

以空氣品質為例,除了政府環保部門主導建置的空氣品質監測網路,開放官方的空氣品質資料之外,未來如果民間業者或更多民眾使用公共無線頻譜,願意將特定場域的空氣品質感測資料也貢獻出來,增加對民生物聯網對環境空氣品質的掌握度,同時提供更多空氣品質資料開放外界運用。

在前瞻基礎建設計畫的經費發揮帶動作用下,盼望能引起大家共鳴,「一起種資料、共享資料、創造價值」,林錫慶說。