物聯網(IoT)的快速成長是近來備受媒體關注的焦點。雖然許多報導聚焦於較一般性的消費應用，諸如把牙刷與智慧型手機相連之類，但是，本文要討論的是「真正關鍵的物聯網應用」，亦即透過更高的安全性、生產力或便利性來真正提升人們的生活品質。
IoT對不同的人有著不同的含意，但共通之處在於：包含一個或更多感測器、一顆應用處理器、可與網際網路相連(通常是透過一或多種無線協定)以及在雲端中的資料分析運算。事實上，M2M和IoT的主要差別是，IoT包含了資料分析，而其資料有可能是來自於不同公司所擁有的不同系統。
當「物」具備了行動性，例如，一輛卡車或轎車，便可能需要利用全球衛星定位(GNSS)接收器來確定它們的位置。若要求更高的準確度，則可將GNSS、蜂巢式網路、Wi-Fi熱點，甚至汽車的車輪速度感測器資料結合在一起。當車輛離開GNSS的覆蓋範圍，如進入隧道時，慣性導航便會利用車輪速度感測器來追蹤車輛的位置。
圖1所示為IoT連接性的概述。大量資料會從許多的感測器節點彙集在一起，接下來雲端中的強大電腦可提供複雜的資料庫與分析工具，然後再把資訊服務傳送給客戶。
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| 圖1 IoT連接性與無線技術息息相關，最常用的包括：藍牙、Wi-Fi、從2G到4G的蜂巢式網路，以及GPS/GNSS等。 |
因為現在幾乎每一台智慧型手機、平板電腦和筆記型電腦都支援藍牙傳輸功能，因此藍牙常被做為感測器與網際網路相連的最基本方式，其次才是透過有線網路、Wi-Fi閘道器或蜂巢式無線電連接技術。
短距離無線連接性為IoT促成技術
藍牙低功耗(BLE)亦稱為藍牙智慧(Bluetooth Smart)，相較於傳統藍牙，它的功耗更低(有些應用甚至能降低100倍以下)以及延遲更低，使其成為許多IoT應用的重要促成技術。但是在最大資料傳輸率上，它卻屈居下風。不過，事實上，大部分感測器並不會產生太多的資料，因此與具備增強資料傳輸率(Enhanced Data Rate, EDR)的傳統藍牙v2.1(傳輸速度2.1Mbit/s，淨傳輸速度1.5Mbit/s)相比，藍牙智慧100kbit/s的傳輸速度是更完美的選擇。舉例來說，電表或心律監測器，由於是個別在執行任務，所以僅需要很小的頻寬來傳送資料就好。藍牙智慧的另一個優點是改善了傳輸資料的安全性。它採用被視為銀行級安全性的AES-128加密技術，如果無線通訊要傳送諸如個人醫療資料等敏感資訊時，這是很重要的功能，以防被攔截竊取。
在藍牙智慧之後，接下來要連結網際網路通常會透過傳統藍牙、Wi-Fi或蜂巢式無線電。Wi-Fi可提供遠高於藍牙的頻寬，若採用802.11n，理論上最高可達到600Mbit/s，而最新的蜂巢式網路則能支援150Mbit/s的下載以及50Mbit/s的上傳速度。
蜂巢式網路的標準正快速地演進。雖然有些應用不需要太高的資料傳輸率，而且2G也比4G便宜，但是對許多設計來說，採用具前瞻性設計的概念才正確，況且在無法使用4G網路時，它還能自動「向後相容」至3G或2G。若採用套疊式設計概念開發的GNSS與無線模組，由於延續外型尺寸與軟體，僅須把升級版的模組放置到電路板上的同樣位置，能夠更輕鬆地進行2G-3G-4G的升級。
無線連接技術是IoT裝置的關鍵。很多時候，選用已通過認證的模組可以有效加速產品開發時程，同時還能降低工程風險、確保品質，並減少非經常性工程成本(Non-recurring Engineering, NRE)與產品成本。此外，現在許多模組都已整合一種以上的無線技術，能為終端產品進一步節省空間與成本。雖然，一定會有某些應用採用晶片設計會更具經濟效益，但是現在的無線模組都是大量生產，它帶來的效益絕對能彌補些微的成本增加。以下幾個例子可說明目前以及未來無線模組的應用方式。
藍牙智慧可內建於手持式掃描器中，以確認醫療輸液幫浦是用在正確的病患身上，而且注射的是正確的藥物。
實現智慧醫療 幫浦提升無線通訊效能
藍牙可傳送的資料量不大，但是在同樣的幫浦上有更高頻寬的Wi-Fi鏈結，因此可透過醫院網路傳送連續的監測資料，如圖2所示。
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| 圖2 在輸液幫浦中內建多重無線電模組是一種精巧、具成本效益的方式，能將多種可配置的無線標準整合在一起。 |
採用支援多個同步的Wi-Fi(2.4GHz和5GHz)、傳統藍牙和藍牙智慧鏈結的多重無線電模組，便可以輕鬆實現此類應用。此外還能運用在零售的銷售點應用中，以藍牙智慧作為臨近信標(Proximity Beacon)，讓手持式付款裝置知道最近的收據印表機在哪裡，資料再透過傳統藍牙或Wi-Fi傳送到該印表機。
車載連接功能能串流HD視訊
市場對於車載無線連接功能的需求正快速成長，這不僅是為了免持電話，也是為了後座的HD視訊與音訊娛樂內容串流、後視攝影機通訊、甚至是為了圖形使用者介面映射，讓汽車的觸控螢幕看起來能與智慧型手機一模一樣。因為其中涉及了多種無線技術，因此採用多重無線電模組是非常合理的。
如u-blox等業者已提供汽車級模組，結合了支援雙頻Wi-Fi、雙模藍芽智慧以及可用在無鑰匙車門系統的近場通訊(NFC)，此外還整合了LTE同位(Co-location)過濾器，因此Wi-Fi和蜂巢式天線能夠很近地放在車頂的鯊魚鰭(Shark-fin)天線中。
當前的4G LTE蜂巢式數據機模組已能支援150Mbit/s的下載速度，足以串流8個同步的HD視訊內容，即使在沒有4G網路時仍能向下相容HSPA+及GSM/GPRS。當然，GNSS模組早已廣泛地運用在汽車導航系統之中。若把即時的GNSS資訊與蜂巢式基地台以及Wi-Fi熱點資訊結合在一起，地圖與導航系統的準確性會更加提升，特別是在隧道或地下室停車場這些衛星可視度不佳的環境中，效益更為顯著。
車內的無線通訊連接功能還能推動汽車對汽車(V2V)、以及汽車對基礎建設(V2X)通訊的技術推展。主要用來提升駕駛安全性的先進駕駛輔助系統(ADAS)，也將透過車內的無線通訊技術來加以落實。
降低商用車隊管理成本
對商用車來說，房車中所採用的各種無線技術也是一樣的重要。利用GNSS，車隊業者能夠掌握車隊中所有車輛的確實位置，並追蹤個別車輛以及整體車隊的效能。他們能監測燃料使用率、停車時間、以及車輛診斷程式，還能最佳化排程與路線，提升客戶的反應時間，且減少車隊的管理工作和費用。這些監控工作還有助於降低超速與其他違規行為、並防止汽車竊盜以及未授權的使用等。此外，透過整合來自適合模組的蜂巢式資料，還能夠收到即時的交通資訊(如圖3)。
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| 圖3 運用GNSS、蜂巢式技術、Wi-Fi和藍牙無線通訊可有效增進商用車隊的管理成效。 |
運用優質的GNSS模組能實現準確、防干擾以及在世界任何角落都很可靠的定位功能，縮短產品設計的建置時間與工作。此外，短距離無線電模組，有可能採用Wi-Fi和藍牙鏈結，都能被用來傳送引擎資料、連接至包括行動電話的可攜式終端裝置、或是警告駕駛車門沒有關好等其他的車輛問題。然後，蜂巢式無線電模組則能把資料回傳給車隊管理者，並利用雲端服務提供增強的功能。
上述還只是現在就能看到的「關鍵物聯網」應用的一些例子。無線模組能讓設計人員的工作變得更簡單，即使沒有無線設計經驗，也能為IoT世界開發創新產品。
(本文作者為u-blox企業策略副總裁)