物聯網概論與應用 (2019 春季)
Introduction to IoT
課程講者 黃能富教授 (清華大學資工系)
課程開始2019-02-18
課程結束2019-06-30
課程費用免費
課程時數3小時/週
課程證書: 證書申請說明與規範
開課單位國立清華大學
課程類別物聯網
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物聯網 (Internet of Things, IoT) 是近期非常重要也受到高度關注的議題, 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, 如智慧叉, 智慧球拍, 智慧杯, 智慧牙刷, 智慧襪, 智慧鏡, 智慧鎖等等

(2) 物聯網感知層/網路層/應用層技術. 包含感應器智能物件聯網聯盟 (IPv6 for Smart Object, IPSO), 6LowPAN 低功耗無線網路協議的特色, 以及 3G/4G/5G 網路, 物聯網多種關鍵應用等等 

(3) 物聯網感測器平台: 如 Arduino 感應器平台設計, Raspberry PI 感應器平台, LinkIt ONE 感應器平台. 以及 Intel Edison 感應器平台與雲端數據收集平台  

(4) Linkit 7697 感應器平台與聯發科物聯網雲端平台: 介紹聯發科 Linkit 7697 感應器平台與聯發科物聯網雲端平台

(5) Zigbee 物聯網無線通訊協議, 介紹 Zigbee 無線通訊網路協議的運作原理與應用

(6) 物聯網感測器網路路由協議, 包含  DSR (Dynamic Source Routing) 無線網路路由協議, AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) 隨意無線網路路由協議, RPL (IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy Networks) 低功耗流失網路 IPv6 路由協議, CoAP (Constrained Applicaiton Protocol) 限制性應用訊協議 (CoAP 提供標準高階  Restful API , 可以用來在資源有限的無線感測網路環境下存取感測器上的數據, 如溫度濕度等等數據), 以及 MQTT (Message Queueing Telemetry Transport) 訊息儲列遙測傳輸協議, 是資源有限的無線感測網路環境下存取感測器上的數據簡易交換協議. 

 

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: Linkit7697 物聯網感測平台與聯發科物聯網雲端平台 (MTK Cloud Sandbox IoT Platform)

第 5週: Zigbee 物聯網無線通訊協議 (Zigbee wireless sensor network protocol)

第 6週: 物聯網感測器網路路由協議 (Routing protocols for sensor networks)

第 7週: 線上考試 (期末考)

 

參考資料 | References

本課程提供老師精心設計的講義共 6 單元

 

授課形式 | Teaching Method

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課程講者
黃能富教授 (清華大學資工系)

nfhuang@cs.nthu.edu.tw

現任

國立清華大學資訊工程學系 特聘教授 兼 電機資訊學院 院長

經歷

國立清華大學 資訊工程學系 系主任 

國立清華大學 電腦與通訊科技研發中心 主任

中央研究院資訊科技創新研究中心 合聘研究員

威播科技 創辦人/總經理/董事長 (2013 TrendMicro 趨勢科技併購)

捷鎏科技 創辦人 (清華大學 ShareCourse 學聯網磨課師平台)

 

研究專長

LPWAN 物聯網網路技術與應用, 物聯網智慧農業, 農業區塊鏈, MOOC 學習大數據分析與應用, SDN/NFV, 網路安全

榮譽獎項

國立清華大學傑出教學教師獎 (三次)

國立清華大學傑出產學研究獎

教育部產學合作教師獎

科技部優等研究獎

科技部研究計畫一級主持人獎

科技部特殊優秀人才獎勵 (2010-2018)

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