物聯網 (Internet of Things, IoT) 是非常重要的議題, 主要訴求是"物
物聯網"或是"萬物聯網", 就是將全球物件以及各式各樣的感應器 (sensors) 等等也連上網
路, 除了資料與數據收集分析外, 也可以回饋進行各種控制, 這對於未來生活的便利性將有極大的
影響. 物聯網的應用極為廣泛, 例如智慧生活 (穿戴式裝置, 智慧手環, 智慧手錶), 智慧城市
(綠能), 智慧交通 (大眾運輸, 車載通訊, 自動車), 智慧醫療 (居家照護), 智慧物流 (快
遞), 智慧農業 (溫室或農場之溫溼度環境), 智慧安全 (安全保全監控系統), 智慧電網 (智
慧電表與電力輸送), 智慧建築 (智能綠建築)等等. 最近熱烈討論的第五代行動通訊 (5G) 也標
榜以實現物聯網物物相連的目標, 包含無線傳輸要更快, 通訊時間延遲要更短, 基地台手機通訊
密度要更高, 聯網物件要更多等等.
物聯網的架構主要分為三層: 1. 感知層 (Sensors and Sensor networks), 2: 網路層
(3G/4G/5G 通訊網路), 3: 應用層 (各種應用的雲端服務). 感知層主要探討各式有線或是無
線感測器 (如溫度,濕度, 光度, 陀螺儀, 三軸加速器, 心跳, 血壓, 脈搏等等) 以及如何建構
感測網路 (sensor networks) 將感測器收集到的數據可以傳送出來. 感測器要做到低功耗 (電
池續航力要高), 低成本, 小體積, 無線傳輸距離長等等, 是極具挑戰的任務. 網路層主要探討
如何利用現有無線或是有線網路來有效的傳送收集到的數據, 例如利用現有的 3G/4G 無線傳輸技
術, 或是未來的 5G 無線傳輸技術等等. 應用層主要是探討各種應用領域如何使用大數據分析
的結果來回饋並控制感應器或是控制器的調節等等. 整體來說, 物聯網是一個活的生態體系,
sensors 收集數據, 透過手機或是其他設備網路回傳到雲端處理中心, 經過分析後再將控制訊
息回傳給控制器, 進行各種精細或是細膩的調控.
本課程將介紹
(1) 物聯網的基礎架構與創新應用. 包含物聯網基礎架構的介紹以及多種創新應用
(2) 物聯網感知層/網路層/應用層技術.
(3) 物聯網感測器平台
(4) 物聯網無線傳輸技術, 包含物聯網之物與物通訊的主流無線網路技術,如 LPWAN (Low
Power WAN) 低功耗長距離物聯網通訊技術, 如 LoRaWAN, NB-IoT, Sigfox, weightless-p,
5G 通訊網路等等
授課大綱 (Syllabus)
第 1週: 物聯網基礎架構與應用簡介 (IoT architecture and applications)
第 2週: 感知層/網路層/應用層技術 (Sensor/Network/Application technologies)
第 3週: 物聯網感測器平台 (Sensor Node Platforms)
第 4週: LoRaWAN 物聯網無線傳輸技術 (I) (wireless Communication technologies
for IoT)
第 5週: LoRaWAN 物聯網無線傳輸技術 (II) (wireless Communication technologies
for IoT)
第 6週: NB-IoT 物聯網無線傳輸技術 (wireless Communication technologies for
IoT)
第 7週: Weightless-P 物聯網無線傳輸技術 (wireless Communication technologies
for IoT)
第 8週: 5G 通訊網路架構技術與應用 (5G Communication technologies)
第 9週: 5G 通訊網路架構技術與應用 (5G Communication technologies)
第 10週: 智慧校園創新應用 (smart campus applications)
第 11週: 智慧校園創新應用 (smart campus applications)
本課程提供老師精心設計的講義共9單元.
除了課程授課外, 還有課堂裡物聯網感應器 (Sensors), NB-IoT or LoRaWAN based 物聯網創新
應用實習包含:
題目 內容與練習
Lab. 1 LoRaWAN 通訊模組與穿戴式裝置實驗 (使用 LoRa 感測網路資料傳輸實驗)
Lab. 2 NB-IoT 通訊模組實驗 (使用 NB-IoT 感測網路資料傳輸實驗)
Lab. 3. NB-IoT 穿戴式裝置實驗
Lab. 4 NB-IoT 雙向控制小型智慧溫室 DIY 實驗
Lab. 5 期末物聯網創新應用專題簡報 (3-4 人一組)
Lab. 6 期末物聯網創新應用專題簡報
授課形式 (Teaching Method)
1. 本課程為三學分課程, 除了教室的授課與實習外, 還有線上補充課程.
以 MOOCs 磨課師的方式上課, 每週有課程進度.
除了課程內容的videos 外, 也有線上練習題, 影片觀看採用 VOD 方式
(隨選視訊), 可以依照自己方便的時間調整學習的節奏. 每個影片都剪輯成
15-18 分鐘左右, 幾段影片後會有線上練習題來檢驗一下學習成果, 練習題包含
單選題, 複選題, 以及簡單的填充題. 練習題都會提供正確答案做為參考.
本課程也有議題論壇可以讓同儕討論課程相關議題. 有任何學習上的疑問都可以
po 上來, 會由老師, 助教群, 或是同儕來回應討論.
3. 實習課程 (18 小時), 將進行 6 次物聯網感應器與 NB-IoT/LoRaWAN 長距離低功耗無線網路
實習. 期末專題維分組進行, 各組設計並實作出一種校園創新應用.
成績評量方式 (Evaluation)
本課程共有兩次教室期中考及物聯網感應器系列實習.
成績評量如下:
1. 第一次期中考 (25%)
2. 第二次期中考 (25%)
3. 物聯網感應器與通訊應用系列實習 (30%)
4. 物聯網期末專題 (20%)
可連結之網頁位址於近日公告.