工業4.0時代來臨，無線通訊與定位技術成為智慧製造體系發展關鍵，業者紛紛將Wi-Fi與藍牙技術導入產品，提升裝置即時通訊效能與定位精準度，以更強大的智慧功能實現對IIoT的願景。
工業4.0正為傳統產業帶來革命性的變革，透過即時通訊與近端運算技術的導入，將為整體供應鏈帶來質變，以更大的靈活性與智慧功能，實現生產線與商品製造的創新。
在工業物聯網(Industrial Internet of Things, IIoT)架構中，最核心的要務是布建一個網路，在此網路中的每台裝置都具備獨一無二的可辨識身分，讓它們所產生與使用的資訊串流到高度協作且分散的運算環境中。透過即時的數據流，操作人員與製造商可運用前所未有且更為精細的方法來控制資產、流程與供應鏈，進而優化整個生產系統。
來自各個感測器裝置的資料能在不同的位置進行整合，因此能為工業流程效率的提升帶來更具智慧的決策制定能力。IIoT在產業中的應用相當多元，如運用更正確的感測器資料，控制室能更清楚掌握每台機器的運作狀態，亦能建置系統來監控商品的輸送過程，以確保高效率的供需規畫；而針對風力渦輪機的運轉，感測器資料可預示潛在問題，在故障前提早進行維護；在物流領域，車隊可即時回報位置與狀態，並提供準確的貨品配送狀態。
IIoT的實現有賴於幾項關鍵技術，近端運算能力當然是必要的，但為了使運算功能發揮效用，系統必須能精確且即時地傳輸狀態、位置與運作資料，這也意謂著定位、時序與通訊將成為IIoT發展的三大要素。
IIoT無線通訊技術要角
針對通訊技術，IIoT整合業者面臨極多的選項，特別是感測器節點在100公尺以內的短距離應用。其中，Wi-Fi和藍牙無線技術是廣泛應用在工業與消費性裝置的兩項技術。
Wi-Fi一直是區域網路(LAN)與高速資料傳輸的短距離應用重要技術，而目前市面上也有業者推出專用於工業市場的Wi-Fi模組，如u-blox的NINA-W1系列模組，而部份物聯網(IoT)閘道器模組也有支援Wi-Fi與藍牙功能。
藍牙核心規格中有兩項主要技術，分別為適用於音訊與串流應用的藍牙基礎/強化資料傳輸率(BR/EDR)技術，以及能為電池供電感測器提供間歇性資料傳輸的低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy, BLE)。市面上已有業者鎖定工業應用，推出具備近距離無線通訊(NFC)功能的BLE模組。
至於更長距離的應用，則須用到蜂巢式技術這類的廣域網路(Wide Area Network, WAN)。而LTE Cat-M1和窄頻物聯網(NB-IoT)等新蜂巢式標準的出現，為IIoT整合業者提供更多樣選項。Cat-M1和NB-IoT這類能深入到建築物內部的低功耗廣域網路(LPWAN)技術，更是IIoT應用的理想選擇。
多樣化的IIoT定位技術
全球導航衛星系統(GNSS)等定位技術可為IIoT裝置提供位置資訊，同時還能為資料到伺服器(Data-to-server)應用提供正確的時間戳記(Timestamp)，GNSS可自動定位，對許多工業應用與固定位置的設備相當重要。透過小尺寸、低功耗模組，幾乎不需要高科技知識或任何附加組件來手動編程，便可為裝置提供定位技術，當節點裝置失去蹤影或未經授權被移動，閘道器與伺服器都能立即發現問題。
然而，當衛星發出的RF訊號微弱時容易受到干擾，且無法穿透牆面或貨櫃，因此也發展出許多GNSS輔助技術，如CellLocate即採混合式定位，利用來自蜂巢式基地台的訊號來確認位置。
在工廠或倉庫內部的藍牙與Wi-Fi通訊也有助於提升定位準確度，在通訊模組處理器上執行的軟體能分析藍牙訊號的到達角(AoA)與出發角(AoD)，有助於確定相對於其他節點或信標的位置。而利用Wi-Fi訊號，也能進行時差測距(Time of Flight)分析與網路的訊號紋定位演算法(Fingerprinting)，來精準定位。
另一種定位技術為慣性導航(DR)，是利用多個感測器輸入並將其與GNSS訊號資料結合，可在都會區、隧道或停車場等衛星訊號微弱的區域，提供另一種方法來確認道路車輛的位置。具備無連線慣性導航(Untethered Dead Reckoning)技術的模組，不需要連結到汽車，僅利用慣性感測器來處理運動數據，就能提供車輛的方位資訊。
邁入工業4.0時代，業者必須了解時序、位置與通訊的重要性，將相關技術充分運用至模組產品中，針對各種不同的應用情境與需求採用最適切的技術，協力推動IIoT的發展。
(本文作者為u-blox台灣區總經理)