3GPP/IEEE標準規範添助力　M2M發展更趨完備

2009年，AT&T宣布將與軟體平台商Jasper Wireless合作開發M2M相關產品與解決方案，此後資訊業界彷彿掀起一波M2M的熱潮般，許多產業聯盟紛紛宣布合作，也有很多大小企業甚至國家也都將M2M技術的導入視為重點。除了M2M市場上的軟體服務發展蓬勃外，硬體規格的需求也日趨重要。有鑑於此，國際標準組織第三代合作夥伴計畫(Third Generation Partner Project, 3GPP)與IEEE 802.16也針對M2M相關技術與未來可能的需求展開熱切的討論。

以下將依序介紹M2M通訊的意義、標準組織所主要討論的應用場景、M2M平台市場的發展，以及國際標準目前發展的現況。希望能藉由市場與標準雙重面向的切入，讓讀者對M2M產業未來的發展能有更廣泛的了解。

M2M通訊提供人機資料交換

M2M泛指硬體裝置間，在不透過或在有限的人機互動下相互進行的資料交換。一個完整的M2M系統內至少會包含四大要素，其一為用以取得感測資料的終端硬體裝置，稱為M2M裝置，如車輛上的導航系統、餐廳商家使用的收銀機台、用於環境感測的感應器等，都可以是M2M裝置；其二是能接收、過濾、將原始資料轉為結構化可處理資料並且儲存的M2M服務平台，M2M服務平台通常會再作為另一個資料來源，提供資料供M2M應用服務處理並成為人們實際在使用的服務；其三為連接終端硬體裝置與M2M平台的通訊網路，可為無線或有線，目前由於3G網路的發展，以無線網路居多；其四則是由M2M平台取得資料並提供實質應用給使用者的M2M應用服務。

圖1　M2M系統架構示意圖

由此四個要素所組成的M2M系統與網路架構圖大略如圖1所示，M2M裝置在蒐集相關感測資訊後，透過傳輸網路將資料傳送到M2M伺服器，伺服器在處理這些資料後將其儲存起來，並開放給M2M應用服務使用。

M2M主要應用為智慧電表

3GPP也在標準規格書中以不同場景來說明M2M結合無線通訊網路的應用及使用模式，其中智慧電表是目前3GPP最主要的討論方向之一，同時也可能是世界上發展最活躍的M2M應用情境。在此情境中，M2M裝置可回報使用者的電表讀數、天然氣、水表等使用狀況，藉此改善傳統人工的抄表動作，大略系統架構如圖2所示。

圖2　智慧電表系統示意圖

智慧電表除遠端讀表的功能外，也可以藉由取得使用狀況的資料，讓使用者能管理家電的使用，增加能源使用效率。在全球同步追求節能減碳、綠色科技的同時，許多科技大廠也希望能藉著智慧電表開創新的市場，例如Google的PowerMeter專案目前已開放歐美些許地區民眾提出申請，使用過的民眾或多或少都有用電效率改善的情況。硬體大廠思科(Cisco)與英特爾(Intel)也在此領域有相對應的產品出現，相信在不久的未來可能更加普及。

在交通運輸管理上，個人使用者可藉由安裝M2M裝置來實現導航、車流監控管理及電子收費等相關應用。若部署在車隊管理上，則可以讓車隊管理者追蹤各車輛狀況、得知道路車流情況、分析行車速度等，最後將這些資訊回報給司機或給總公司以協助管理。

圖3　台北市公車動態資訊系統的應用--智慧站牌可顯示公車到站預估時間。

舉例來說，台北市近年所建置的「台北市公車動態資訊系統」即是透過安裝在公車上的車載M2M裝置，將車輛的地理位置資訊透過整體封包無線電服務(GPRS)網路回傳給中控中心，以供民眾與管理人員查詢目前各公車車輛動態之用(圖3)。此類資訊除可使民眾在等候公車時更加方便外，對於管理人員來說，也能更有效率的稽核與掌控公車使用狀況。

環境感測亦為M2M常見應用

除了電表與車隊這類人們日常會接觸到的服務外，M2M也常用於環境狀況的偵測與感應，以提供災害訊息的告知。2011年3月11日日本東北地區發生芮氏規模9.0級強震，在地震發生前數10秒時，日本東北地區不少民眾都接獲內容為「緊急地震速報！請對強烈搖晃做準備。」的手機簡訊(圖4)，即由日本氣象廳預報部所提供的「緊急地震速報(Earthquake Early Warning)」服務。

圖4　日本氣象廳「緊急地震速報」服務所發出的簡訊內容

藉由分布在日本各地的震波觀測點所蒐集的資料，日本氣象廳隨時蒐集並分析這些資訊，一旦分析結果是即將有地震發生的可能時，即立即透過各傳播媒體、手機簡訊等方式立即告知民眾，讓民眾能在災害發生前的第一時間做好預防的準備。

其他的M2M技術的應用情境還包含健康照護、安全監測、機械業務、消費型電子產品等。相較於國外產學業界與許多大小企業都積極導入M2M技術以提升產能的趨勢，台灣的腳步則較為和緩，即便如此，在台灣還是能看到許多M2M技術相關的應用存在。

異業結盟強化M2M市場發展

2009是M2M市場發展相當重要的一年，全美第二大無線營運商AT&T與原本就在耕耘M2M平台服務的廠商Jasper Wireless宣布將聯手致力於M2M商用平台與相關裝置的開發，同時，這兩家公司更嘗試結合消費型電子產品與M2M無線網路，以創造一個全新的需求與市場。此舉不但加速M2M技術與裝置的發展，同時也引起其他廠商對M2M技術的注意。

截至今日，歐美方面已出現數個實力雄厚，且可提供相當完整M2M解決方案的技術合作同盟，如AT&T、Axeda、KPN、Rogers、Telcel/American Movil與Jasper Wireless。這些合作關係的出現，代表的不只是M2M市場的競爭與其中的龐大商機，也意味著相關產品與服務平台更快速與有效率的發展，使得目前全球的M2M市場更加活躍、具有競爭力。而原本只是在觀望M2M技術但具有興趣的企業，也會因為目前市場出現的價格優勢以及產品本身的強化，而決定開始運用M2M技術。根據Gartner研究資料顯示，自2009～2013年，全球M2M市場產值將以每年25%的速度成長。在這強勁成長力道的背後，這些平台服務的推出功不可沒。

由於M2M產業的發展與成熟，世界各國政府也開始對M2M技術進行投資，以期能在這個蓬勃發展的市場搶得先機。中國大陸可能是其中出力最大者。在許多領域中，M2M通訊又稱物聯網，至2011年為止，中國大陸已在十餘個省分規畫物聯網產業基地或園區，並就市場發展方向規畫車務通、電力遠程抄表、動物溯源、手機支付與數位城管等五大重點推廣應用；電梯衛士、企業安防兩個重點試驗應用，以及智慧家居重點研發應用。根據預估，2015年，中國大陸物聯網產值規模可達到人民幣1兆元；2020年更將上看人民幣5兆億元，此巨大誘因也驅使許多國外廠商紛紛進駐大陸設置基地，同時驅動產業的發展速度。

除了中國大陸之外，美國總統歐巴馬在2008年即已相當重視IBM所提出的「智慧地球(Smart Planet)」計畫，並於刺激經濟方案中投資110億美元於智慧電網；對於衛生醫療資訊技術投入190億美元。此外，新加坡、日本、南韓、巴西與許多歐洲國家政府，都有M2M相關政策措施的提出。

國際標準組織加速M2M規範定訂

由於M2M通訊的熱烈需求，國際標準組織3GPP與IEEE 802.16皆已展開關於M2M通訊標準的討論。在3GPP中，M2M通訊也稱為機器類別通訊(Machine Type Communication, MTC)，目前3GPP關於MTC的討論重點在於當支援MTC的各項服務時，對於現有無線存取協定的影響，因此，如何避免MTC對原本的無線通訊服務造成影響，以及如何避免通訊節點負荷超載，則是各工作小組目前討論的重點。

3GPP致力降低對現存服務影響

3GPP M2M的系統架構主要分為MTC裝置與MTC伺服器通訊、MTC裝置與其他MTC裝置通訊兩部分。在前者的架構中，3GPP通訊系統扮演著為其轉送與通訊服務的橋樑，如MTC裝置可透過乘載服務(Bearer Service)、簡訊服務(SMS)、IP多媒體子系統(IMS)與MTC伺服器或其他MTC裝置進行通訊。

由於目前有相當多的M2M系統在遠距通訊上都是使用3GPP規格的無線網路，而現存的3G網路是著眼於一般使用者的使用情況需求而制定，為配合M2M通訊的應用特性，勢必做出一些修改。以日本的「緊急地震速報」為例，儘管日本採用的不是3GPP規格的無線網路，但在此服務發生作用的當下，會出現瞬間多出數十萬則簡訊發送的需求，倘若原本的網路架構設計沒有考慮這種狀況，會很容易造成服務的失敗。

因此，如何保證M2M這類的應用服務不致對網路負載造成太大的影響，即是3GPP目前的討論重點。目前其所提出的負載控制機制有層級限制存取機制(Access Class Barring Scheme)、分配MTC專用競爭資源(Separate RACH Resources for MTC)、動態競爭資源配置(Dynamic Allocation of RACH Resources)、MTC特定退回機制(MTC Specific Backoff Scheme)、詢問機制(Pull Based Scheme)等。

802.16p以快速導入/提升效能為目標

目前IEEE 802.16標準組織已成立任務小組(Task Group)開始進行M2M通訊標準的討論，並將針對M2M通訊的規格編號定為IEEE 802.16p。目前IEEE 802.16的計畫籌備委員會(Project Planning Committee)正在修訂IEEE 802.16p的需求規格書，提出數項依據不同應用或網路環境下，M2M通訊所須具備的需求與特性。IEEE 802.16p特性包含低功率耗損、存取優先權、大量資料傳遞、低延遲等。同時，IEEE 802.16p也希望未來在實際部署與使用時，對硬體更動的影響能降至最低，並能提供最佳化與進階的通訊功能。

台灣M2M發展能量湧現

相對於全世界目前對M2M通訊市場的積極競爭，台灣企業目前對於M2M通訊方案的導入速度比較緩慢，但這並不代表台灣政府與產學業界不重視M2M市場發展。2011年1月，英特爾與國科會、台大合作，在未來的3～5年內將投資台幣7億5,000萬元設立「英特爾-台大創新研究中心」，專門從事M2M相關技術的研究，研究方向包括四個主題，分別是綠能感測平台、自主重組連結、情境分析管理、智慧感測應用等。該研究中心並聲明所有研究成果皆會訂下時程表，期望為台灣M2M技術發展奠下厚實基礎，且所有技術都不會申請專利，並會主動開放給其他業者運用，希望成為國內M2M技術使用上的助力。

台灣物聯網聯盟(TIOTA)成立大會暨第一屆理監事選舉也已在4月初舉行，該聯盟表示TIOTA是台灣第一個由產業界及學術界結合而成的物聯網發展機構，聯盟的成立也宣告兩岸物聯網的發展工程將進入新的里程碑。TIOTA創辦人梁賓先在會中指出，由於物聯網所需的產品技術橫跨軟硬體產業，首要之務在結合各家的專長與研發能量，聯盟則是扮演此核心的溝通角色，一方面，將趨勢催化成實際的應用服務及商業模式，產出「看得見」、「用得著」的物聯網服務，另一方面，透過兩岸物聯網市場情報蒐集，達到商機共享的效果。

台灣物聯網聯盟提出「兩岸產業交流」、「解決方案具體化」及「推廣教育」等三大工作方向，目前已和中國大陸國家級物聯網主要推動單位--「中國電子商會物聯網技術產品應用專業委員會(簡稱物專委)」完成合作協議書的簽署，正式開啟兩岸物聯網合作管道，極積參與中國國家物聯網產業促進工程，台灣物聯網聯盟期許能為兩岸資訊產業再度灌注一股活絡氣氛。

隨著無線網路的蓬勃發展，M2M通訊才能在這穩固的基底上茁壯，並成為今日新一片的藍海市場。目前整個網路產業鏈中的各成員，諸如晶片/技術提供商、應用裝置供應商、系統整合商、電信業者等，都希望能藉由過去在無線網路發展時期所累績的經驗搶食這塊大餅。在此市場蓬勃發展之下所能期待見到的，該是未來更加便利的生活與應用服務，也將是未來使用者之福。

(本文作者任職於資策會網路多媒體研究所)