物聯網市場水漲船高　M2M廠商積極卡位

物聯網的興起，使得各式各樣的發展商機也隨之起飛，包含水電表/能源技術、人體感測/可穿戴技術、智慧建築、智慧城市、車聯網、工業物聯網(IIoT)、農作物監測(Crop Monitoring)與環境感測等產業，進而賦予這些產業全新的定位與機會。

物聯網商機「無線」蔓延

圖1　u-blox商業開發經理黃俊豪表示，無線連網技術將助力物聯網商機蓬勃發展。

然而，實現這些商機的關鍵要素，即在於裝置與裝置間的「聯網」技術。u-blox商業開發經理黃俊豪(圖1)表示，以蜂巢式技術的發展藍圖看來，4G將會是蜂巢式技術聯網發展的分水嶺，一方面該技術將延續過去高頻通訊，朝向更快速、即時的聯網速度邁進；另一方向，則是往低速、低頻寬、低成本發展，即為現今的Cat-1、Cat-M1與NB-IoT技術，而這部分也非常適用於物聯網及M2M的應用市場。

黃俊豪進一步表示，低速聯網除了蜂巢式技術外，同時存在非授權頻段的專屬(Proprietary)網路協定，例如LoRa、SIGFOX和M-Bus等技術。

其中，看好智慧城市和智慧工廠所衍生的各種商機，於2015年初，由Actility、思科(Cisco)、IBM、微芯(Microchip)及Semtech等多家科技廠共同發起，一個開放且非營利性的組織LoRa聯盟(LoRa Alliance)，該聯盟致力於推廣遠距離、可雙向通訊、低成本且低功耗的廣域聯網新技術--LoRaWAN，聯盟成員來自世界各地各類組織，包括跨國電信公司、設備製造商、系統整合商、感測器製造商、半導體業和創業家。LoRa聯盟匯集眾多世界級大廠，彼此藉由知識與經驗共享，共同推動LoRaWAN網路協定，一同加速LoRaWAN全球使用普及率。

黃俊豪談到，LoRa目前主要由單一廠商Semtech開發晶片，Mircochip研發製造相關模組。在LoRaWAN的部份，則是採用剩餘的協定堆疊(Protocol Stack)來開發，並自我定義為技術供應者，而非網路服務商；換言之，此技術發展的型態較相似3GPP的模式。

至於SIGFOX則是由法國網路業者SIGFOX自行研發的專屬技術；該公司是全球首家也是唯一一家專門為物聯網應用，提供低資料率、低功耗且低成本蜂巢式連結方案的公司。SIGFOX連結網路係獨立於現今的電信網路，須另行建置天線和基地台。

黃俊豪指出，現階段已有多家電信業者及指標性的機構正在試營運SIGFOX技術，並且據說已有12個國家處於開發階段。該技術可最佳化低頻傳輸的訊息，不過，一天最多只能傳輸140個訊息，且目前處於單向溝通階段。

整體而言，非授權頻段處於工業、科學與醫療(Industrial, Scientific and Medical, ISM)頻段中，因此具備幾項挑戰，首先，該頻段內的傳輸功率無法達20dB，且在下載容量部分相當有限；再者，於遠端控制部分，難以實現遠端韌體升級；最後，非授權頻段內的技術沒有提供IP Address，故網路安全較無保障。

相較之下，3GPP所定義的蜂巢式技術，屬於授權頻段且聯網技術成熟普及，可彌補非授權頻段所不足的安全性問題，加上近期完成NB-IoT、LTE-M與EC-GSM等標準制定，將助益於窄頻物聯網的應用需求。

萬物相連無所不在　安全設計不可少

物聯網將連接人們的生活，從住家到辦公室，工作至娛樂休閒。例如，智慧儀表即時提供可視性消耗和計費數據，幫助消費者節約能源，使能源和公用事業公司能夠達成更好地平衡生產。

我們每個人都將連接到許多不同的「物」(Things)，創造許多接觸點。雖然這會為消費者及企業帶來更大的方便性，但同時這也將增加安全漏洞的問題。故很多公司擔心部署於物聯網解決方案的產品，將構成懷有惡意的競爭廠商或駭客入侵公司內部資料的新管道，因此，安全問題為物聯網時代不可輕忽的關鍵要素。

事實上，在物聯網安全領域，已存在許多公開組織和單位，制定產品設計的指導方針。舉例來說，歐洲的全球行動通訊系統協會(GSMA)即為了加速電信業者及其服務廠商進入物聯網應用領域，於2016年2月提出一個安全指導方針；此外，在智慧型手機和智慧家居的路由器(Gateway)、感測器、瓦斯或電力等，即有歐盟網路與資訊安全機構(ENISA)給予安全建議。

圖2　金雅拓台灣行銷市場解決方案銷售經理陳君龍認為，各類型的安全指導方針，可幫助廠商產品設計開發。

金雅拓(Gemalto)台灣行銷市場解決方案銷售經理陳君龍(圖2)表示，安全性的建議可以帶來幾種好處。首先，製造商可以事先評估風險與威脅的所在之處；其次，給予保護個人的終端對終端控制、裝置與服務生命周期等不同面向的建議；最後，於產品設計之中，製造商若自行開發一些專屬網路協定，透過開放性的標準規範建議可進一步加強安全性，同時設計出符合資料傳遞需求的產品。其中，行動開放聯盟(Open Mobile Alliance, OMA)的標準和規範非常值得參考。

陳君龍指出，開發安全產品可分為兩大階段。首先，好的安全性來自於一開始的設計，故在產品設計同時，即須納入安全考量問題；其次，區分那些資料需要被保護，並建立儲存與管理的機制，最後再設定取得資料的權限人，此稱之為二級鑑定。

以汽車產品的安全開發來講，攻擊者可以進入連接的裝置數據的方法很多。主要鎖定三個目標：裝置本身、網路或雲端基礎架構。首先，裝置是一個明顯的攻擊目標，可透過3G/4G的無線連結網路與USB介面滲透系統，率先攻擊的地方將鎖定MCU與In-Car娛樂系統。

陳君龍分析，雖然3G、4G網路本身即具備基本加密演算法的保護，不過若是刻意監視網路實體無線，就可獲得很多訊息，故有些對於安全防護要求更高的廠商，希望可以在網路本身之外，增加額外的安全防護，以防資料外洩情況發生。

另一方面，於雲端服務上，陳君龍表示，該公司主要是提供Gemalto SafeNet Data Protection解決方案，該方案具備雲端安全防護、硬體防護等功能。舉例而言，銀行後端交易過程，皆有一個硬體安全金鑰的儲存零件，稱之為PSM(Power Security Module)，基本上，透過硬體安全金鑰進行後端銀行交易驗證，才能將金錢移轉出去，而這項技術包含應用保護、廠區與廠區之間或廠區與協力廠商之間資料交換的動作。

整體而言，可信託服務管理(TSM)已於銀行或電信領域廣泛使用。另外，在很多手機上，可信任執行環境(Trusted Execution Environment, TEE)支援指紋辨識管理，現在此功能已成為必備的功能，尤其在中國大陸市場更是如此，同時，該應用也可作為SIM卡和行動管理，目前已運用於運輸、悠遊卡下載、信用卡下載等領域。

銷售服務為導向　工業應用商業模式大變身

無獨有偶，除了安全元素為產品設計主要考量外，許多M2M廠商開始朝向以服務為導向的商業模式，除了擴張M2M產品陣容外，亦提供相對應的服務平台。瞄準快速起飛的工業4.0應用市場，泰利特(Telit)力推deviceWISE平台，作為連接前端M2M裝置與後端雲端服務平台的橋樑。

圖3　Telit台灣暨東南亞地區業務總監王鉦德指出，未來工業4.0發展趨勢，將朝向以服務為導向的商業模式邁進。

Telit台灣暨東南亞地區業務總監王鉦德(圖3)表示，回顧工業3.0時代，主要是透過可程式邏輯控制器(PLC)實現可程式化控制，然而，可程式化控制背後隱藏許多不同廠牌，其相對應的後端與作業系統更是複雜。也因如此，支援工業自動化需要有不同供應商做客製化軟體，來面對不同通訊協定、介面與供應商，導致製造成本提高。

王鉦德指出，deviceWISE則是為了因應不同系統、介面所設計而成的平台。該平台可提供不同的應用程式介面(API)，使用者能從中挑選所需的分析資料；且對於各種不同的使用者，該公司都有對應的模組可供使用者自由運用，整合出自身所需的平台或解決方案。

deviceWISE工業自動化軟體透過消除中間PC技術的使用，降低安裝和維護成本。此舉增強了安全性並縮短了系統整合週期，幾乎兼容於任何資料庫、資訊和應用服務系統，deviceWISE打破複雜的數據傳輸層級，實現的連接減少收益回報時間。

王鉦德分析，工業4.0未來發展的趨勢，主要是採用連結工廠的概念，尋找如何針對生產做有效控制。有鑑於此，必須實現計畫性生產，以達成有效零庫存管理的願景，進而提高生產力。在生產後，裝置需要具備預防性維護功能，因此在裝置上須加裝許多感測器，透過不同的感測器蒐集節點的資料，進而將這些蒐集而來的資料傳輸至資料庫比對，從而在最短的時間內得知產品異常的癥結點。

此外，在應用服務端，開發商已逐漸採納使用者付費的商業模式，透過租借產品的方式，將產品提供給需要的客戶。換言之，開發商持續保有產品的擁有權，但須提供維修服務給客戶。

舉例來說，在今年年初，與勞斯萊斯(Rolls-royce)合作的一家南美洲航空公司，其中一架飛往美國洛杉磯途中的飛機，在接近落地點的前幾個小時，飛機突然接獲引擎出問題的通知，須在落地時立即送修；同時間，在洛杉磯的機場上，勞斯萊斯維修工程師已準備就緒，待飛機一降落立刻支援維修，因此在不到三小時內，即找出飛機引擎的問題點並維修完成。

王鉦德強調，未來工業4.0之後，將會以提供服務的方式，取代過去舊有銷售產品、硬體的模式。透過全新的方式，在雲端的大數據資料中心進行資料分析服務，協助客戶製造出更高品質產品。

五大功能穿針引線　物聯網商機快速達陣

整體而言，物聯網應用的領域包含智慧醫療、智慧城市/家庭、智慧工業甚至是智慧型的穿戴式裝置，這些與智慧相關的應用皆須具備連結、管理資訊、了解環境、保護資料以及能源效率等訴求，而實現這些功能則需要「處理與安全」、「感測與致動」、「連結」、「訊號調節與保護」和「電源與能源管理」等五大功能。

圖4　意法半導體大中華暨南亞區類比、微機電與感測元件資深技術行銷工程師莊維燾表示，五大功能助力物聯網發展。

意法半導體(ST)大中華暨南亞區類比、微機電與感測元件資深技術行銷工程師莊維燾(圖4)表示，該公司具備符合上述五大需求的一系列產品。以感測與連結面向來看，許多物聯網裝置添加連結功能後，可透過類比世界的感測器感知世界。不過在這之前，須將這些類比訊號的感測器轉換為數位訊號，進而在設備端、手機端提供一些處理過的數據，而該公司提供數位感測結果，即可滿足使用者的應用需求。

莊維燾指出，該公司感測器主要分為動作感測器與環境感測器兩大類，包含陀螺儀、磁量計、加速計、6軸與9軸慣性模組、光學影像穩定、麥克風、溫/溼度感測、UV感測及壓力感測等類型，皆可用於智慧手表、智慧手環等相關產品。

日前ST發布高度微型化的新一代6軸MEMS慣性感測器模組，即是採用超低功耗設計，使智慧型手機更為融入Always On的個人助理新角色，並提升數位相機、可穿戴式裝置及遙控器、遊戲機、無人機和虛擬實境設備的使用者體驗。

整體而言，大多數的裝置皆同時朝向更小型化、更省電的趨勢發展。莊維燾談到，看準此趨勢，該公司戮力開發體積小、整合度高和高精準度的產品組合，現已與多家智慧型手機和消費性電子供應商合作。

現今，物聯網市場正處於群雄並起的階段，各家業者無不使出渾身解數展開搶攻，然而，誠如莊維燾所言，感測器要能發揮價值，精準度絕不容打折，否則將形同虛設；因此，高精度、小尺寸與低功耗將成為感測器業者產品比拼的重點，唯有能滿足這三大要求的業者，方能贏得最大勝利。