更快的时代即将到来:5G和AI技术下「世代物联网」的发展与应用

导读 文:林宝树(交通大学资讯工程学系终身讲座教授、前瞻网路技术研发中心主任) 到目前为止,现在运作中的物联网(Internet of

文:林宝树(交通大学资讯工程学系终身讲座教授、前瞻网路技术研发中心主任)

到目前为止,现在运作中的物联网(Internet of Things, IoT)之应用或服务,绝大部份都要靠3G/4G,将收集的数据输送到目的地,作更进一步的资料处理和产生其应用及提供服务。然而5G在未来的一至两年内,也将有商用系统在市面上提供服务(如图一所示)。

从另外角度来看,IoT模式可用四个阶层的架构,如图二所表达,其中四阶层分别为:

最底层:感应和身份(Sensing and Identification) 第二层:网路建置(Network Construction) 第三层:资讯处理(Information Processing) 最高层:整合应用(Integrated Application)

5G的来临其传输速率(Data Transmission Rate, Data rate)高出相当多(5G:4G=20 Gbps:1Gbps),而其延迟率(Latency)比起4G也低了许多(5G:4G =1ms : 10ms)。在此同时,网路产业正在进行开源网路(Open Networking, ON)的典範转移,网路技术已朝向ON架构进行,且更进一步应用软体定义网路(Software Defined Network, SDN)和应用网路功能虚拟化(Network Function Virtualization, NFV)的技术,来从事网路软体化和虚拟化。

由于软体化和虚拟化,使得网路成为软体可运算白牌(按:指相对品牌大厂而言,部分小厂商生产的没有牌子的产品)且价位较低的标準硬体(Commodity Hardware)上;也因网路可用软体程式(Program)来执行,故具有可程式化(Programmability)。也能依网路的功能和需求大小,具有延展性(Scalability)及弹性(Flexibility),使AI技术应用到网路的各个层面。

如此一来,5G和AI的IoT应用服务可带来的好处,除了传送资料速度更高,还能提供使用者经验品质更满意的服务,并让IoT应用更具创新与智能。我们在图三举几个例子来说明:

现在IoT行动网路传送依靠3G/4G,而未来靠5G; 现在IoT能处理数据汇集和简单应用,而未来5G能使IoT用来整合解决方案; 5G能处理车联网(Connected Cars),这是性质艰鉅的任务,应用在「联网交通」(Mission Critical Connected Transport)的一环; 具网路切片(Network Slicing,由于软体化及虚拟化的关係,使得网路资源可依应用的大小来切成数个切面,并同时执行多个应用)功能的5G,能同时处理数量极大(Massive)的物联网设备(IoTs); 许多机器学习、深度学习和AI的功能将存在或注入(Embedded)在每一层所构成之元件、软体、硬体、网路,以及次系统。

融合5G的行动网路和AI的智能,将使得IoT的发展和应用更加多元化,更多领域与跨领域合作(如图四所示)。这种融合5G、AI以及IoT将可产生的新发展方向与应用领域;发展方向朝「智慧连结」(Intelligent Connectivity),而应用领域也将横跨各种产业方面,包括智慧城市、智慧农业、智慧医疗、智慧交通等。

未来的10年(2020-2030)将是5G和AI尽全力研究、发展与网路建置的时代,其成果对下世代的物联网之发展与应用影响甚大。

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