應用服務分項

在物件連網普及與All-IP下一代網際網路上，傳統所使用的32位元IPv4(Internet Protocol version 4)網路位址將無法滿足所需，各國也積極為下一代網路通訊協定IPv6之環境預作準備。現有IP網路仍以IPv4（Internet Protocol version 4）為主，然依據國際組織統計研究，IPv4位址將可能於西元2011年間用盡(http://www.potaroo.net/tools/ipv4/)，國際組織IANA將不再核發 IPv4位址，為防範所有可能發生之問題，各國不得不積極因應與面對。基於網路發展實際採用新一代網際網路通訊協定IPv6（Internet Protocol version 6）已勢在必行。

然而，從IPv4轉換到IPv6不管是對提供服務的廠商或是使用者而言，都會面臨一定的痛苦，本分項計劃提供以IPv6為基礎的應用服務，以期提供使用者優質的應用服務，美好的經驗，從而為使用者轉換或是嘗試使用IPv6提供適當的誘因或動力，並暸解到IPv6比IPv4傑出的所在，以達到推廣IPv6的目的。本分項計畫依負責工作性質之不同分為三個類別的六個子計畫，六個子計畫間的關聯如下圖所示，由於IPv6的優勢，在IPv6上開發IPv6影音平台會得到較好的效果，而遠距照顧和感測應用其中有用到影音的部份即可透過IPv6影音平台散播內容，而遠距照顧和感測應用使用IPv6除了效果更好之外，有足夠的IP個數給感測器使用也是個重點。

(一) IPv6 數位影音頻道之建置：近幾年來，電信及網路技術有長足的進步，寬頻上網亦持續發燒中；因此，IP位址需求量大增，可以預見的是IPv4位址即將耗盡。加上無線網路技術、3G產業及家電上網等應用推波助瀾之下，IP位址的需求更顯得吃緊。下一代網際網路技術（IPv6）的優勢不僅僅在於消弭IPv4位址不足的障礙，更有目前傳統IPv4所無法滿足的技術，如：可移動性（mobility）、自動設定機制（auto-configuration）、階層性位址架構、提高封包轉送效能、網路安全（Security）、保障頻寬、分級服務(Differentiated Service)…等。對於未來網路應用各項服務品質（QoS）之要求，IPv6能夠比傳統IPv4更能滿足如此的需求。 IPv6取代IPv4成為新的網路標準已是全球共識，但對於時間及近程，各國有不同的看法。日本與韓國政府皆以佈建IPv6網路為其基礎建設項目，更訂定了All-IPv6網路藍圖，預定於2010年達成?Pv6設備、IPv6商業網路與服務以及家用網路服務能全面支援IPv6。中國政府於2003年花費14億打造CNGI（中國下一代網際網路工程）正式啟動，在政府的引導下建置為數眾多的IPv6試驗網，並呈現出規模化的發展趨勢，中國境內備受矚目的IPv6園區網--海南師範大學IPv6校園網路經過半年的穩定試運行，於2006年3月正式開通運行，並導入IPv6／IPv4 Dual Mode，通過Tunnel方式接入CERNETIPv6，為全校範圍內的所有用戶提供IPv6的接入服務，同時該網路也將為其他學校提供IPv6接入服務。印度資訊技術部日前亦宣佈，將啟動一個國家級網格運算平台，Garuda，透過一個能支援IPv6應用的高速連接，連接印度17個城市的45所大學和研究機構。為了加速國內IPv6網路骨幹的成長茁壯，本計畫於98年度提出『IPv6影音平台建置』計畫，以高畫質視訊服務吸引使用者採用IPv6，促使國內相關服務及設備發展到位，並逐步養成使用者使用IPv6之習慣，以引導國內IPv6成熟發展。

(二) IPv6分散式洪水預報系統：臺灣因颱風等系統在中央山區降下豪雨，山洪進入平原速度趨緩，容易漫淹發生洪水災害。在水患發生前，透過推估降雨和水文模式演算河川洪水，有效操作上游水庫蓄減洪峰，並對淹水潛勢地區發佈預警，提早撤離危險區域民眾，可大幅降低洪水災害的生命財產損失。發展輔助應變決策的「洪水預報」系統，為政府持續推動「非工程」防洪方法的重點之一。經濟部水利署與其前身機關，自1996年起陸續建置淡水河、基隆河、濁水溪、蘭陽溪、頭前溪等流域之洪水預警報系統。早期預報系統受限於當時資訊技術，系統設計皆為單機版本，各個洪水預報使用之系統架構、數值模式、乃至於圖形使用者介面與操作設計皆不相同，且因系統研發與操作人員的流動，造成系統維護更新上的困難。水利署考慮未來開發其他流域的洪水預報系統，應避免重覆過去所發生的問題，乃於2005年起委託國立台灣大學水工試驗所與財團法人資訊工程策進會共同研發新一代，可於個人電腦端操作展示、應用遠端計算資源演算、有標準溝通介面、並且易於維護的「分散式洪水預報系統」。下圖所示為分散式洪水預報系統架構，系統係由使用者端(user layer)、中介層(middleware layer)、和計算資源端(computing facility layer)三層所組成。層與層之間是以網際網路連結，透過網頁服務(web service)相互溝通。各層內容與功能概述如下： 1. 使用者端(user layer) 由於國內大部分的個人電腦多使用微軟公司的視窗(Windows)作業系統。因此採用微軟的.net開發PC端的圖形使用者介面(Graphical User Interface)，稱之為「分散式洪水預報元件整合展示平台」(Component Integrated Application Platform，簡稱CIA)。位於任意地點有權限的使用者都可以經由「入口網頁」下載安裝軟體，在平台上進行模組編輯、專案管理、工作交付、以及圖形與資料展示等工作。 2. 中介層(middleware layer) 中介層包含分別擔任「訊息交換」與「資料儲存」服務的仲介伺服器(broker server)和資料伺服器(data server)，兩者之間是以區域網路(Local Area Network，簡稱LAN)連結： I. 仲介伺服器(broker server，或稱分工伺服器)：採用視窗作業系統，負責：(a)主動偵測颱風事件啟動洪水預報作業；(b)接收和詮釋使用者端傳來的命令；(b)編譯演算工作內容；(d)交付工作給計算資源端；以及(e)將計算資源端回傳的演算結果，存到資料伺服器中。 II. 資料伺服器(data server)：採用視窗作業系統，專司資料儲存和供應，內建有MySQL資料庫，短期儲存水文與各種設定資料。目前分散式洪水預報系統的中介層是架設於台大水工所內。 3. 計算資源端(computing facility layer) 計算資源端負責：(a)接收和詮釋仲介伺服器交付的計算工作流程與模式輸入水文氣象資料，(b)編譯執行指令並進行演算，(c)將計算結果回傳給中介層。計算資源端並沒有硬體架構或軟體作業系統上的限制。目前系統所使用的計算資源，主要是位於台大水工所內的四台獨立的Windows-PC工作站，負責流域洪水預報；另外與國家高速網路中心合作，應用一組四核心Intel Xeon 3.0G雙中央處理器的Linux電腦叢集協助進行石門水庫與翡翠水庫聯合運轉決策支援演算。

透過分散式洪水預報系統，在全台不同地區的水利人員可以共用同一套系統，分享彼此的洪水預報成果。
分散式洪水預報系統是全球第一套分散式、模組化、可即時預報洪水的系統，其由架構設計到程式撰寫，均為國人所獨自完成，技術自給率達到百分之百。該系統於2007年6月開始上線運作，至2008年為止，已開發完成淡水河、濁水溪、烏溪、高屏溪、與八掌溪等五個流域之河川洪水預報模組。本(2009)年將新增大甲溪、蘭陽溪、以及曾文溪等三個流域，未來並擬新增系集演算(ensemble run)；另一方面，台北縣政府亦擬於本年度成立計畫，研究將該系統推廣應用於預報易淹水地區及都市內水淹水之可行性。可以預期的，因為分散式洪水預報系統具有擴充的潛力，其應用範圍將會愈來愈廣，而隨著計算量的持續增加，未來必須致力於計算資源的擴增與展示介面的開發。
由於現今IPv4已趨耗竭，未來的網路世界將是IPv6的時代，新一代的分散式洪水預報系統也必須相容於的IPv6環境。本計畫為IPv6版分散式洪水預報系統的先期研究，計畫將分為二個年度進行，第一年的研究目標為建立可與現行IPv4系統相銜接的IPv6的計算資源端，並且以可多線執行的「地表逕流模式」(surface runoff)為範例，測試運作成效；第二年將利用google map建立「地表逕流模式」平台，展示各個單元集水區的逕流演算結果。

(三) IPv6IPv6感測導覽平台之建置：
本計畫將有網路控管功能之同質或不同質物件，輕易連接成網路並能有效地、安全地向外部傳遞或接收資訊。而計劃目的，是為我國「優質網路社會」大計畫下，以「物件連網」所運用資訊通訊科技(ICT)關鍵技術標準，建構出IPv6感測導覽的平台，作為達成新一代網際網路互通認證的目標。
面臨IPv4位址將於2011年枯竭，但是社會大眾對於IPv6的認知及如何從IPv4過渡到IPv6卻認知不清，因此將舉辦感測導覽技術導入講習，讓社會大眾對於IPv6技術能更深入瞭解，以強化一般民眾過渡到IPv6。
為推展新一代網際網路互通認證的目標，將於示範點建置之公共空間中建立一結合健康、導覽、教育、互動等實際生活空間服務之整合式感測導覽平台服務系統，使此系統激發民眾興趣並宣導感測導覽之應用，創造民眾對於「智慧台灣」優質生活的期望以及興趣，加強社會大眾對於感測導覽應用的感受，而且能正面且專注地投入，享受優質網路之生活。以公眾使用環境作為發展前題，發展知識性、互動性與生活性習習相關的服務機器平台，同時，建構健康、導覽、教育、互動社群之連結，使得大眾，運用社群的連結與互動性，提高使用的興緻，此外，大眾可以透過此應用服務系統量測生理資訊及衛教查詢；亦能透過無線通訊網路服務即時回饋至服務機構。此外，本計畫之規劃與執行可以建立、管理和分享IPv6、機電系統、網路多媒體系統、遠距健康照護與促進以及互動導覽資訊等最有價值的智慧資產，把生活知識與工程技術運用於實務上，藉以提昇跨領域之問題解決能力、系統整合以及創新研發能力。
我國老年人口數量與比例在民國82 年底已高過148 萬老人（佔總人口之7.1%），達到聯合國所界定之「高齡化」水準，以計畫中的其中之一示範點-天使美術館坐落於臺北市大安區民輝社區為例，總人數約九七九二人，65 歲以上人口共有2137 位，佔民輝社區人口數的22%，其中獨居和失能長者約有100 位左右。可見本計劃之應用服務在國內就有高度的內需。計畫中的產業合作夥伴真茂科技，切入健康照護市場多年。SOA軟體伺服、嵌入式系統、無線感測系統經驗豐富，在97年計劃的合作、目前執行於的台大醫院北護分院示範應用點中，發現IPv6新一代網路服務系統使用於健康醫療照護的相關應用的潛力。此次計劃規劃於交通部大樓一樓公共區域或IPv6辨公室(兩地擇一)及天使美術館等兩個示範應用點，持續提供新一代網路互通之感測導覽平台資源，將大量減低本計畫在實境佈建的難度。居於使用者與底層網路技術的媒介地位，這樣的服務平台應用公共衛生和遠距醫療之在地老化願景中的角色也來得極為重要。
本計劃規劃結感測導覽平台專案計畫第一期開發之平台，輔之以應用導向開發之系統、定位與無線傳輸相關技術，配合下游數位內容專業與產業，於第二期開始導入於2010國際花卉博覽會-生活館中，「2010 / 11 臺北國際花卉博覽會」是臺灣第一次正式獲得國際授權舉辦世界級博覽會，而 AIPH 授權的園藝博覽會，向來被譽為園藝在世界經濟和科學技術界的「奧林匹克」盛會。所以台灣承辦這項活動不僅是國人的驕傲，更代表了臺灣花卉產業發展在世界的重要地位更能將開發成果，而本計劃能將開發成果應用於此示範應用點，更能將新一代網際網路互通認證真正推向目標。
國內外相關之研究：
世界先進國家正著手朝U化社會邁進，台灣在「e-Taiwan」和「m-Taiwan」期間所建置的基礎架構下，將逐漸進步到隨手可得的優質服務社會「u-Taiwan」，「U化」是建立一個隨時隨地能藉由各式各樣終端設備獲取任何服務的環境，也就是無所不在的服務。
無線感測系統之應用，早期以軍事與生態觀察為主。如應用於佈建可移動式地雷、狙擊手追蹤與國家公園生態監測與雨林植物成長與日照之關係。近年的發展逐漸傾向具經濟價值之應用，如緊急救援，社區治安，建築結構安全、精緻農業、環境監測、交通安全、無線定位及醫療照護等。在大型工業上與醫療上的應用漸漸受到廣泛的重視。如Intel 於半導體廠佈建用來監測空氣中含塵量的無線感測系統，Harvard 用來遠距監測心電圖的的無線生理參數監視系統CodeBlue和佈建於都市用以監測天氣條件和空氣污染物CitySense。
CodeBlue 主要把無線感測器應用於醫療保健上，對象包括住院和未住院的患者。其感測器的作業系統為TinyOS，功能為收集心率(HR)，血氧飽和度(SpO2)，以及心電圖數據。這些數據可作為到院前病人之護理記錄。感測器中包含了低功耗微控制器(Atmel 公司Atmega128L 或德州儀器的MSP430)和低功率的數位spread-spectrum radio(Chipcon CC2420, compliant with IEEE 802.15.4, 2.4 GHz)。並採用2 個AA 電池，系統運作時間可達數月。CodeBlue 除了感測器的硬體平台，也包含了軟體的基礎建設，目的為讓無線式的醫療裝置能夠互通，主要在提供路由、命名、發現、和安全的無線通訊，以便將醫療感測器、掌上電腦、PC和其他設備連結在一起。 CodeBlue 也包含了一個追?系統(MoteTrack)，可於室內和室外追蹤個別病人。部署於哈佛大學之MoteTrack 系統，其定位誤差約為2米。
而CitySense 是一個具都市規模的感測網路佈建計畫，由哈佛大學和BBN技術公司所共同合作開發。其將佈建約100 個無線的感測器在美國麻州的劍橋市中。每個感測器是由嵌入式的PC 所組成，並包含了802.11a/b/g 的網路介面。其主要的感測功能為氣候狀況及空氣品質的偵測。
整個U化社會對於相關軟硬體設備與人力的需求將極為殷切與龐大，亦將帶動許多新興軟硬體產業發展，而將無線感測網路與智慧型設備整合應用之裝置將在「U化」環境中扮演極為重要的角色，其中以感測導覽平台最為關鍵，例如：將Ipv6感測導覽平台應用於休閒觀光、娛樂、健康促進輔助、環境控制，節能等等，因此，如何將感測技術加以結合新一代的Ipv6網路應用成為極為重要的題。

(四) IPv6 生理訊號監測與緊急事故通報系統之建置：
隨著社會經濟的發展、醫療的進步，使得國人平均壽命增加，社會人口結構邁向高齡化；因此，人口老化是我國在二十一世紀中必須面對的最重要問題之一，目前我國65歲以上的人口，佔總人口比率已超過百分之八，未來三十年間，台灣老年人口將暴漲三倍，推估到2030年，老人所佔比率可能升至百分之二十，屆時，幾乎每五位國人中，就有一位是65歲以上的老人。邁入高齡化社會後，上了年紀的人就容易在身體上發生疾病。而上醫院看診是人人都不喜歡的，加上多數現代人的文明病問題，在在都突顯出健康照護的重要性。
俗話說預防勝於治療，由於e化與m化時代的來臨，嵌入式系統的成熟，積體電路、微機電系統以及通訊網路技術的發展，促使了無線感測器整合無線網路的出現。如能以IPv6網路建構一個U化的健康照護環境，並自動化的隨時獲取人類的生理機能的狀況，對於個人的保健以及的老人的照護將有莫大的助益，亦可節省國家的醫療照護支出。
因此，為了解決高齡化社會醫療照護的問題，有必要「以人為本」研究與發展U-healthcare環境，整合前瞻的無線生理感測器技術、無線通訊以及生醫感測儀器等先進科技，並利用網路無遠弗屆的便利性，提供一個供前瞻無線感測器所使用的資訊網路平台。提供健康、舒適、安全、無線化、人性化、居家式的U化照護服務，使高齡者能於家中或其所熟悉之社區中就能得到U-healthcare的服務於平時居家就能做好病情追蹤紀錄，身體有危險警訊時即時的能夠發出警訊通知家人及醫護人員，以促進老人生活品質、尊嚴與安全都能兼顧的U化健康照護環境。

(五) IPv6節能減碳應用服務建置：
應用IPv6網路通訊技術結合數位電表及感測網路技術，針對一座實際運作之建築物，建置一套建築能源使用管理服務網路平台，以有效分析建築物之細部耗能資訊，並藉由資訊技術的導入，觸發耗能自覺以達能源的有效使用及管理，並實現建築物節能減碳之目標。

(六) LiveE! IPv6數位氣象感測資訊運用：
在大範圍的衛星氣象預測已經日漸成熟的同時，如何透過收集小區域的氣象觀測站資料提供相關應用，是現今主要研究的課題。其次，將這些小區域的氣象觀測站所收集到的資料，幫助自然科學教育，或是透過分析、結合其他應用服務，如Google Map，進而產生更多的應用服務，也是我們所樂見的。
在LiveE!計畫中，日本的解決方案過於昂貴，低價的OpenWRT方案以自行改裝為主，無法提供市場服務，ASUS 500平台2.0硬體版本與日方開發的軟體平台不相容，因此在追求低價化的同時，如何提供穩定的供貨、如何專業的安裝、如何取得安裝地點，等種種問題存在。因此，發展可靠的平台、硬體，商業化的解決方案，或是輔導業者開發以台灣產品為主的套件，並推廣相關運用，變成為了重要的課題。

國內外有關本委託研究計畫之研究情況

l關於Live E!之應用
Live E!是透過數位化的氣象站，擁有完整的SOA架構，提供氣象資訊服務，本系統具有階層擴充性，可搭配不同種類的氣象感測器，透過感應裝置收集相關資訊，經由網路上傳至相關伺服器，將資訊分享，提供自然科學之研究，或是結合應用服務誘發更多的服務。
此氣象站共有五個監測元件：溫度、溼度、壓力、風向風速及雨量。氣象站的資訊是用採用 XML 的語法，再透過 SOAP 轉換，讓即使是在不同平台及應用程式的 Server 跟 Client 也能溝通。
在傳輸部分 Sensors 系統可以在 IPv4/IPv6 Dual-Stack 網路使用多點傳播運作，使得資訊可以同步的傳送到多個節點，上傳到 Live E!主系統則是透過IPv6(新世代網路協定)技術達到在不同的系統分享資訊。
本計畫是延續東京大學與TWNIC長期之LiveE!環境觀測計畫，保持與日本之合作，目前日本有五個營運點，而台灣也有兩個，分別是TWNIC及國立宜蘭大學，如下圖所示。

l 關於IPv6之應用
近年來網際網路的發展不僅觸角遍及各個角落，而且相關應用的研發也迅速且多樣化。隨著寬頻網路、無線區域網路（Wireless LAN）、第三代行動通訊（3G）、以及第四代全IP網路等應用蓬勃發展，再加上各項網路家電、電腦與手機等產品逐漸普及大眾生活，人們對於網路位址（IP address）的需求也隨之增加。
目前網際網路普遍使用的IPv4網路協定，其所能提供的網路位址已面臨嚴重不足的窘境，唯有新一代的IPv6網路協定才能解決如此龐大的網路位址需求。IPv6不僅提供更大的定址空間，同時也加入對自動配置（auto-configuration）的支援、更高的安全性、以及利用表頭中的優先順序欄位及流程控制標記提供服務品質（QoS）。IPv6在服務品質方面穩定、安全、以及更適於串流等方面的特性，使其比IPv4更適合如VoIP網路電話等多媒體類型的網路應用，也更能安心地傳輸機密資料。
l 關於感測網路之應用
在無線感測網路的架構下，感測器的設計以省電、價格低廉、體積小、且具有感應環境裝置為目標，感測器本身就像是一台小型電腦，並配備了簡單的感測、運算、無線傳輸等裝置，而感測裝置可以針對環境中我們所感興趣的事物(如溫度、光源等)做偵測行為，並將所收集的資料先做簡單運算處理後，再透過無線傳輸裝置將資料回傳給資料收集器，最後，我們就可以根據資料收集器所收集的資料，了解環境的狀態，並開發新穎有趣的應用。
下圖為日本之應用情境範例，最底層為網路及資料庫之測試架構，而中間為各區域資料之處理程序之測試平台，最上層則是資料的分享及提供應用服務之應用而感測的Sensor便是在最上s層，將資料收集完畢後經由中間層的資料處理，最後再透過最底層的網路傳輸，將資料傳給需要的使用者，或是將數據存入資料庫，以便日後之統計研究。