105 年度科技部計畫:開發資訊導向物聯網技術以建置智慧空間

物聯網被視為是個人電腦與網際網路後,第三次資訊的新浪潮。德國提出的工業4.0計畫,亦是希望整合物聯網、雲端與大數據等資料,建置智慧工廠以提升生產 力。目前物聯網最熱門的應用是建立能感知環境、增加便利性的智慧空間,例如智慧城市、智慧校園與智慧居家等。在這個視為能帶來巨大利潤的新興商機下,世界 各大廠商紛紛投入、結盟與制訂標準,正是百家爭鳴的時期。目前做欠缺的技術是能夠垂直與水平整合各種物聯網運作與資料交換的統一標準。本計畫希望透過被視 為是未來網際網路新興架構的資訊導向網路,整合與連結異質物聯網。我們的動機主要是來自物聯網的未來發展將朝向虛實整合的系統,而結合Web技術的物聯網 將扮演重要的角色。資料導向網路所處理的名稱資料,正可以直接對應以URL描述的感測器,不失為系統整合的最佳方式。本計畫有三大執行目標,第一是建置各 種主流訊息交換協定之物聯網,如MQTT、CoAP、XMPP與WAMP等,並提供共同溝通的介面;第二是建置資訊導向網路,以連結前述物聯網,並研究探 討路由與快取等核心技術;第三是開發智慧空間應用,並以智慧校園為例,展示節能省電、智慧防災與校園生活品質等服務 。

104 年度科技部計畫:基於Hadoop技術之雲端觀光系統設計

雲端計算是一種新興的網路服務型態,目前正廣泛地應用於各種領域,各個公司與政府機關也陸陸續續建置私有雲或公眾雲,擴大與便捷網路應用的服務。熟稔雲端 計算 相關技術的人才,也是目前業界迫切的需求。站在人才培育與在地服務實踐的角度,本 計畫著手建立東部智慧觀光雲,提供個人化與多元的旅遊訊息。在應用服務上,系統提 供三種型態的服務:個人旅遊雜誌、個人行程規劃與旅遊電子書,特色在於個人興趣資 料的自動篩選與跨平台跨裝置的瀏覽方式。在技術實務上,系統發揮Hadoop 雲端伺服 器的資料儲存與處理的功效,提升旅遊服務的效率與負載量。 本計畫在技術層面上探討幾個重要的議題,第一個是利用MapReduce/Spark 架構設 計雲端發佈訂閱與行程規劃機制,前者能自動彙整個人興趣的旅遊訊息,後者能依據個 人需求規劃旅遊景點。這些包含平行事件比對、最佳路徑規劃與索引結構等問題的解 決。第二個是改善Hadoop 執行工作的效率,修改工作排程器,提供參數化優先權機制, 並解決資料傾斜造成的工作負載不均的問題。在程式實務設計上,本計畫依循跨平台跨 裝置的宗旨,讓設計的應用服務在使用上更加便利。

103 年度科技部計畫:個人化行動智慧健康照護系統

高齡化時代的來臨,老人醫療照護的問題更顯重要。在醫療資源過度集中與缺乏的 情況下,普遍性的老人照護更難達到。所幸資訊科技的進步,結合醫療系統的資訊設施, 能以最少的人力帶來高品質與便捷的醫療服務。這些新興的服務統稱為電子健康 (eHealth)。隨著行動智慧裝置的盛行,智慧型手機成了科技的新寵兒。這種兼具通訊 與計算能力的裝置,提供的應用服務越來越多元,甚至可結合電子健康的應用,實現行 動健康(mHealth)的目的,讓醫生或病人能利用隨身攜帶的手機,從事與接受醫療相 關的服務。本計畫旨在利用智慧型手機,建置個人化行動智慧健康照護系統,提供居家 老人一個健康與安全的生活。 我們所開發的系統由六個服務模組所組成:(1)生理檢測與復健訓練提供無線醫療儀 器的整合,隨時記錄生理狀況,提供在家復健運動的引導;(2)異常動作偵測與處理能利 用手機判斷跌倒等意外,立即聯繫親人;(3)醫療就診推薦提供離目前所在地最近與最適 合的醫院與醫師;(4)安全之居家生活引導協助操作家電用品,偵測失火等意外;(5)群 體互動行為異常偵測解析一個人是否離群索居、不與人交談;(6)減緩失智之互動性遊戲 提升老人記憶力與聯想力,避免腦部退化。

102 年度國科會計畫:巨量資料散佈之資訊導向網路技術

社交網路、物聯網路與機器對機器通訊等新興應用,讓網路開始充斥巨量的資料,挑戰目前以TCP/IP協定為主的網路架構。資料搜尋或是資料分享一直是網路 主要的應用之一,傳統使用者必須透過網頁搜尋引擎的方式,找出感興趣資料放置的網路位址,再進行連線存取。是否我們可以提供一種資訊服務,讓資料請求者直 接送出請求的內容至網路中,透過網路內部的處理找出符合條件的資料並回傳呢?這種服務很適合巨量資料的分享,然而目前的網際網路架構並無法直接提供這種功 能。一種新興且以資訊為導向的網路架構逐漸被重視,這種網路將所有的資料以一種名稱資料物件(NDO)的形式表示,亦即給予資料一個獨一無二的名稱,這個 名稱不需要與資料放置的位置有所關連。資訊導向網路的運作在於採用一種可以處理名稱比對的封包路由,將對NDO的請求訊息,轉送至符合名稱條件的NDO提 供者。 本計畫主要提出適用於資訊導向網路的路由基礎架構,達到行動與無所不在的巨量資料的搜尋與分享。在核心網路部分,透過多協定標籤交換與雲端計算技術,設計 高速與高擴充性的資料比對交換網路。而在邊緣網路部分,我們特別針對車載、接觸/碰面與數位家庭等日常生活容易接觸的網路環境,設計有效率的資料散佈協 定。

101 年度國科會計畫:智慧型手機應用開發 - 多功能社交式旅遊系統

近幾年政府倡導國家軟實力,開始注重軟體人才的培育與軟體創意的推廣。隨著智慧型手機與平版電腦的盛行,諸如Apple Store 與Android Market 的軟體市場亦蓬勃發展。本計畫以培育軟體人才為宗旨,引導學生設計Android 平台的應用開發。我們企圖以實做多功能社交型旅遊系統,結合手機感應器、無線網路、社交網路與雲端計算等,於程式實做與技術探討面上,深入研究目前熱門與 先進的技術,激發學生的創意思考。 休閒旅遊是目前國內經濟發展的重點,其中豐富與方便查詢的旅遊資訊扮演關鍵的角色。我們所開發的系統結合手機功能性與方便性、並連結手機的網路能力與使用 者的 網路社群關係,提供旅遊資訊的查詢、規劃與分享。於實務上,我們探討手機平台技術,利用照相機與感應器(如GPS、重力加速與陀螺儀等),提供地圖與擴增 實境的地點導引、行車記錄與車間距離測量以及事故偵測的功能;利用無線傳輸技術WiFi Direct 與NFC建構手機間的延遲容忍網路,提供社群活動訊息的交換與散播,透過Facebook 開發套 件提供行動社群服務等。於研究上,我們設計自動行程規劃處理與DTN 網路多播協定,以及利用雲端伺服器收集與比對用戶感興趣的訊息內容,設計快速的MapReduce 處理程 序。

100 年度國科會計畫:延遲容忍網路技術與應用開發

延遲容忍網路具備高延遲、高錯誤率及網路頻繁中斷等特性,和傳統網際網路的環境有很大的差異,最近幾年在學術領域得到越來越多的關注與重視。最初這個網路 型態是因應星際網路之間的通訊,後來愈來愈多的研究嘗試新的應用方向,甚至延伸到無線隨意網路、車載網路、無線感測網路與社交網路等。由於惡劣之網路環境 違背原先已發展健全的網際網路架構,和相關協定的基本假設,使得產學各界需要重新設計適用於延遲容忍網路的通訊協定。 本計畫的目的在於廣泛且深入探討延遲容忍網路核心之技術,透過現有研究成果之分析,定位相關技術發展之問題,設計與驗證展新的技 術。最後, 希望將延遲容忍網路的技術發展實現於生活應用中。我們規劃一些在社交網路,透過手機藍牙通訊方式的服務,例如山難人員與老人遺失協尋,以及社群興趣訊息分 享等。

99年 度國科會計畫:車載網路安全警告廣播服務之核心技術

近年來由於行車安全的議題越來越受大家重視,帶動許多國家/組織對於智慧型運輸系統的研究。車載網路是智慧型運輸系統之中重要的無線傳輸技術之一。車載網 路最原始的用途是針對安全性應用,透過車輛與車輛之間互相交換安全相關訊息,以提高駕駛者與乘客的安全。當車輛附近發生會危及駕駛者與乘客安全的事件時, 安全感測系統會傳送出廣播封包,以通知鄰近的車輛。因此,增加或提高廣播封包的可靠性與效率性是設計安全性廣播機制的重要課題。 目前大多數緊急事件廣播機制的研究,都是透過距離資訊挑選轉送節點,使得廣播訊息能夠快速地傳遞給附近的車輛。但是這些機制缺乏確認處理,以致於無法確認 封包是否正確傳送。本計畫針對車載網路上緊急訊息的傳遞,提出具備較低延遲、高可靠性及區域性與週期性等特色的廣播機制。另外,在車載網路效能分析上常用 的模擬工具如NS2,缺乏地理資訊及路邊建築遮蔽效應的考量,使協定分析無法正確呈現。我們將透過設計地圖檔剖析器與提出遮蔽效應數學檢查式,克服這個問 題,使模擬結果更加貼近真實環境。最後我們的目標在於實際開發一個車載網路智慧型服務平台,其中結合新的警告訊息廣播技術與之前設計的資料路由方法。

98年 度國科會計畫:車載網路之網 路技術與服務應用設計

車載隨意網路是藉由無線通訊技術,串聯交通工具以及路邊交通設施,所形成的特殊網路。主要功能在於讓用路人可以即時取得與傳遞交通相關資訊,提高行車效 率、增進用路安全與舒適性。這幾年應用車載隨意網路技術於智慧型運輸系統的開發正逐漸受到各國的重視。智慧型運輸系統是一種應用先進的電子、通信、資訊與 感測等技術,以整合人、路與車的管理策略,提供即時的資訊而增進運輸系統的安全、效率及舒適性,同時減少交通環境衝擊之有效整合型運輸系統。在這個計畫 中,我們將探討車載隨意網路重要的幾項核心技術,並透過應用服務系統的開發實現。 我們從使用者的角度將應用服務區分為兩大類:Internet連線與資訊分享,以規劃三年的研究工作。Internet連線指車對路邊設施連線需求,以便 資料查詢或上傳下載檔案。資訊分享指車輛間檔案分享或是事件訊息通知。我們規劃下列幾項核心議題:路邊設施搜尋與路由、行車間網路路由、可參數化叢集的建 立與維護、合作式資源共享、區域與時段性警告廣播、服務探測與資料彙整技術等。在實做上我們先利用模擬工具建構可供車載隨意網路協定比較的基準平台,包括 地圖的建立與車輛移動模式產生等。接著透過實際應用服務系統平台的建構以實現本計畫所提出的想法

95~97 年度電信國家型計畫:4G異質All-IP 核心網路之創新應用(I)(II)(III)

隨著行動通訊系統技術的演進,手機普及率逐年攀高,在多元化的世代裡,利用手機上網、購物、銀行交易、觀看電視節目的服務也逐漸流行。目前規劃的B3G或 4G網路希望結合網際網路通訊協定,提供更多樣的行動資料,並強調多種異質網路系統的整合。在異質網路環境下,網路系統的特性不同,使用者的終端設備也不 同,如何建立一致化的服務與應用,在4G系統是一大挑戰。在這個計畫中,我們將探討如何在異質網路環境下建立資訊服務,並提供一種未來可能成為主要的應 用。 我們認為未來資料分享與交換仍是主要的趨勢,並將使用者感興趣的資料內容分成兩大類:一種是全部使用者都有興趣的內容,這部分將以無線廣播的方式傳遞;另 一種是某個特定群體的使用者有興趣的內容,這部分將以發佈/訂閱的方式傳遞。第一年我們探討資料廣播的技術,並以開發資料導覽器為目標。透過資料導覽器, 使用者可以即時得知附近區域的物件狀態,譬如空的停車位,交通擁塞情形等。第二年我們探討資訊發佈/訂閱服務的技術,並以支援使用者的移動性為發展的目 標。使用者可以透過PDA或手機登錄訂閱內容,如特定類別的新聞或媒體訊息。第三年我們以實做服務平台為目標,整合前兩年研究的成果,提供異質網路環境的 資訊服務,其中結合行動部落格的觀念與支援使用端裝置的多樣性。

94年 度國科會計畫:無線網路多頻道協定之設計與實作

無線網路具有架設容易、低成本、高資料傳輸率的優點,適合用來建構一個無所不在的網路計算環境。因應不同的需求無線網路可架設 成個人網路(如IEEE 802.15)、區域網路(如IEEE 802.11)或都會網路(如IEEE 802.16)。未來隨著無線服務的普及,無線網路資料的傳輸量將日益增加。此外隨著多媒體資料的提供,無線網路需要更高的傳輸效率。目前無線網路的技術 正朝向利用高頻帶與高頻寬的頻道,以提供寬頻資料的存取。因為頻寬的充足,一般會設計成多個可用頻道的網路系統。然而目前運作的無線網路協定,包含媒體存 取層、IP路由層與TCP傳輸層,並沒有有效運用多頻道的特性。 本計畫將研擬無線網路環境下多頻道協定的設計,目的在增加無線網路傳輸的效能,並滿足多媒體資料傳輸的服務品質需求。我們設計的協定具有共通性、整合性與 完整性的特質。共通性來自於延伸目前最普及的IEEE 802.11網路協定;整合性是因為我們同時考慮媒體存取層到傳輸層協定間整合的設計;完整性來自我們考慮多種無線網路環境的架構,包含基礎式、隨意式與 網狀式。除了協定理論設計的探討,我們將以模擬與實作的方式,分析協定效能與呈現改良之優越處。

93年 度國科會計畫:點對點式移動管理及其應用開發

無線通訊系統的發展正邁入第四代通訊系統,未來第四代系統將包括異質網路,允許各式各樣不同存取網路互相整合來提供網路服務。配備不同型態終端機的使用者 可以經由當時位置所管轄的基地台連上網際網路(Internet)。第四代通訊網路最大一項特色是提供All-IP架構,讓使用者在任意時間與任意地點都 能夠連上網路。 移動管理(mobility management)在行動通訊網路中是一個很重要的工作。未來利用IP網路建構的下一代行動通訊網路,將可搭配網際網路諸如Mobile IP協定的方式作為移動管理的機制。然而Mobile IP遭遇諸如三角路由和小範圍移動中更新註冊所帶來的信息負擔。在這計畫中,我們提出一個使用點對點(Peer-to-Peer, P2P)網路的技術加強Mobile IP的方法。P2P架構具備自我組織、自我設定、分散處理、高擴展性與高容錯能力,因此常應用於大量資料分享的應用程式。我們將代理伺服器組織成點對點網 路,並利用網域名稱系統提供一般的電話號碼來識別使用者的身份。我們宣稱提出的方法能夠提供區域更新,擴充性,負載平衡,容錯及自我管理的優點。為了具體 實現管理機制的優點,我們將在計畫中實作一些網際網路上的電話語音服務,諸如單方、多方通話與按鍵式呼叫通話(push-to-talk)。