應用服務分項計畫介紹(2010年)

 

 

        為維繫我國資通訊產業之國家競爭力,並因應未來IPv4位址不足問題,推廣IPv6已刻不容緩,IPv6應用服務的發展也將是未來的重點項目。2009年起,應用服務分項(以下簡稱本分項)計劃即以推廣IPv6的應用為主要目標,實際發展P2Pv6 TV、環境觀測、節能減碳、生理訊號監測與健康照護等IPv6優勢服務,經由先期階段之開發、建置、並推廣適於IPv6環境中運行之應用服務,積極深化官產學界對未來IPv6相關應用服務之信心,及推動IPv6環境建置之動機,加深民眾使用IPv6應用服務的良好印象,刺激未來官產學界更積極進行網路全面升級。

        本分項已於2009年完成諸多成果,包括 (1)完成IPv6 數位影音頻道雛形系統開發及建置,並導入台灣學術網路骨幹和商用ISP中; (2)完成IPv6分散式洪水預報雛形系統仲介伺服器的IPv6化,並導入台灣河川流堿歷史資料處理; (3)完成IPv6生理監測和RFID(Radio Frequency Identification)緊急通報雛形系統研發,並實際建置於台中輔順仁愛之家示範點;(4)完成LiveE! IPv6氣象感測應用雛形系統台灣生產套件之開發,並完成五個民宿網氣象感測應用的建置;(5)完成IPv6感測導覽平台雛形系統與IPv6節能減碳應用雛形系統示範點之建置與運用。

        雖然本分項計畫於2009年之計畫中,已進行六項子計畫開發工作,並獲得初步成果。然而,本計畫重點開發之IPv6應用服務的規模與推廣層面仍有限,未來IPv6基礎建設進程中,若能持續累積相當規模及數量之重點應用服務,勢必能對IPv6的推動產生有效能量。當前產學界持續開發之新應用,仍以IPv4為主,若能將之納入IPv6的範疇,將可提高使用者接觸IPv6相關應用服務的機會。為提升IPv6在應用服務面的能見度,並增加IPv6相關應用服務的數量,應用服務分項計畫將於2010年度計畫中,分兩方面推動IPv6應用服務開發與建置工作:

  1. 延續2009年成果,依負責工作性質之不同分為三個類別的四個子計畫,子計畫間的關聯如圖一所示。
  2. 積極推動網路通訊國家型科技計畫及其他國家型科技計畫IPv6化。以橫向合作方式,有效整合相關資源,持續累積並擴大IPv6應用服務涵蓋層面,提高使用者接觸IPv6應用服務的機會。本分項今年將與「具可調式編碼之 Mobile P2P 影音傳播網路平台建置」合作,推動以具有IPv6連線能力的手機觀看影音串流的IPv6應用服務。

圖一 應用服務子計畫之關聯圖

        依據前述兩方向,本分項計畫於2010年度將依原有規劃,持續各系統開發擴充、推廣整合,並積極推動國家型計畫IPv6化,希冀以橫向合作增加IPv6應用服務,間接提高民眾使用IPv6應用服務的機會。2010年度計劃執行重點包括:

  1. IPv6 數位影音頻道雛形系統
    1. 於IPv6環境下,導入廣域負載平衡及備援技術並進行相關研究及開發,以期大幅提高系統的可用率及容量。
    2. 完成維運SOP手冊一份,藉由SOP手冊的建立以縮短平台維護時之服務中斷時間,以提升服務品質。
    3. 辦理活動直播數場約4~6場,將由縣市政府、學術機構及電台合作提供相關活動的視訊直播服務。
    4. 辦理推廣活動,提升IPv6觀賞人次累計達到15,000人次,促進IPv6網路使用流量。
  2. IPv6分散式洪水預報雛形系統
    1. 整合Google Map功能與SVG技術應用,發展使用者端Google Map介面的線上資料展示測試網站,提供學術研究使用。
    2. 進行洪水預報系統的計算資源(computing facility)模組IPv6進階模擬測試。
    3. 進行颱風模擬計算與IPv6與IPv4效能評比。
  3. IPv6 生理訊號監測與緊急事故通報雛形系統建置點擴展與功能開發
    1. 建置浩然敬老院之IPv6 U-healthcare系統,並完成系統測試。
    2. 生理量測資訊系統:增加心電圖機(ECG)及血氧濃度計(SpO2)。
    3. 建構主動式跌倒風險篩檢資訊系統。
    4. RFID主動式事故通報系統 : 除原有語音通報外,整合重力感測器(G-sensor),建置重力偵測功能。
  4. LiveE! IPv6數位氣象感測資訊運用雛形系統
    1. 與台北市教育局、氣象局合作利用IPv6氣象感測網路(50站其中25站優先導入LiveE!) 將環境感測運用於中小學資訊融入自然教學的示範運用。
    2. 透過Live E! IPv6雲端資料介面(IPv6 Cloud Service-PaaS)與氣象局進行雙向氣象資訊交換。
    3. 於東京大學LiveE!亞洲區推廣活動中,向!各個參與國會員推廣台灣成功商業化的LiveE!架設套件。
  5. 推動網路通訊國家型科技計畫及其他國家型科技計畫計畫IPv6化。
    1. 具可調式編碼之 Mobile P2P 影音傳播網路平台建置(網路通訊國家型計畫)。

        以下針對用服務分項各子計畫研發內容之背景資料說明︰

 

  1. 子計畫一:IPv6數位影音頻道雛形系統之建置
  2.         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,其可移動性(Mobility)、高效能封包轉送能力、分級服務(Differentiated Service)、頻寬保障(QoS)等特性非常適合網路視訊、網路電視的使用,也可以發展支援移動性的影音串流服務。鑑於目前網路使用者對於多媒體影音娛樂的高度需求,也為了加速國內IPv6網路骨幹的成長茁壯,本計畫提出『IPv6影音平台建置』計畫,藉由建置一套專用於IPv6環境中使用之高畫質影音串流服務,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。

            有別於傳統Client-Server架構,本計畫採合作式網路技術,大幅增加系統之收看人數上限,並有效帶動IPv6網路流量提升。在TWAREN高品質學術研究網路的高頻寬骨幹上設計並建置IPv6影音平台,並與縣市政府及電視業者合作取得優質視訊節目內容,發揮IPv6及合作式網路技術之優異特性來提供高畫質的影音服務,以促進使用者願意加入IPv6網路環境之意願,進而推廣IPv6之使用。

            本計畫於2009年度已完成IPv6數位影音服務平台與入口網頁之規劃設計、系統建置與試播,並已於2009年十月初開始正式提供服務,目前開放五個頻道節目,播映的內容如下表。累計自八月試播至十二月,觀看影音頻道人數達6000人次以上,美國大聯盟棒球賽事的即時轉播更將國內IPv6主要流量(統計國內七個Tunnel Broker合計流量)一舉提升一倍以上。

     

            為了進一步提高IPv6影音平台的服務品質,本計畫預計於2010年度導入異地備援及廣域負載平衡技術,並就合作式網路之備援及負載平衡進行研究及開發,以進一步將IPv6影音平台的可用率及系統容量向上提升。同時將持續引進優質的電視節目內容,以擴大2009年度的成果,將IPv6使用者人數持續向上推升。

    1. IPv6影音平台異地備援與負載平衡系統之開發。
    2. IPv6影音服務平台之擴充。
    3. 完成維運SOP手冊。
    4. IPv6影音服務之持續推廣。

圖二 影音服務平台入口網頁

表一 IPv6數位影音服務平台頻道節目表

  1. 子計畫二:IPv6分散式洪水預報雛形系統
  2.          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「分散式洪水預報雛形系統」。

             透過分散式洪水預報雛形系統,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,提供台灣地區在颱風期間重要河川流域的洪水預報。目前本系統的計算模型可以提供6小時前的洪水預報功能,協助有關單位有效管制河川流域災難的控制。

             分散式洪水預報雛形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2009年為止,已開發完成淡水河、濁水溪、烏溪、高屏溪、八掌溪、大甲溪、蘭陽溪以及曾文溪等八個流域之河川洪水預報模組。2010年至2011年預計將新增太麻里溪與林邊溪二個流域,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雛形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雛形系統也必須相容於的IPv6環境。本計畫為IPv6版分散式洪水預報雛形系統的先期研究,擬將在IPv4環境下建置完成的「分散式洪水預報雛形系統」,透過適當的系統發展,建置IPv6/IPv4雙堆疊伺服器,和網路服務等介面,使得該系統在IPv6環境下亦可提供「計算服務」和「展示服務」。

            以下為本計畫2009年度完成之重點成果:

    1. 分散式洪水預報雛形系統IPv6運作環境建置,中介層Broker Server順利建構IPv4/IPv6 Dual Service。
    2. 完成IPv6網路環境設置,協助國立台灣大學水工實驗所、國立臺灣師範大學資訊工程系、國立台北教育大學計算機中心完成IPv6網路環境設置。
    3. 完成IPv6/IPv4網路連線狀態測試,在台大、台師大、國北教大進行IPv6模擬測試。

            本計畫於2009年完成中介層之IPv6化建置,在2010年將進行用戶端使用的展示層界面之IPv6化,預計工作項目如下:

    1. 整合Google Map功能與SVG技術應用,發展使用者端Google Map介面的線上資料展示測試網站,提供學術研究使用。
    2. 進行洪水預報系統的Computing Facility模組IPv6進階模擬測試
    3. 進行颱風模擬計算

圖三 分散式洪水預報雛形系統與IPv6網路整合架構圖

  1. 子計畫三:IPv6 生理訊號監測與緊急事故通報雛形系統之建置
  2.         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。

            本計畫於2009年起展開U化健康照護系統之研究發展與應用研究,以實際建構一個結合IPv6網路的U 化環境生理測試系統為目標,開發並建置一套整合生理量測與主動式事故通報系統的U化健康照護系統。

            以下為本計畫2009年度完成之重點成果:

    1. 架構適用於護理之家的IPv6健康照護網路
    2. 完成護理之家IPv6健康照護網路建置
    3. U-Healthcare生理量測系統平台及RFID緊急事故通報系統之整合
    4. 整合U-care生理量測平台及RFID身分辨識及事故通報系統
    5. 護理之家IPv6 U化環境建置與試驗模擬
    6. 護理之家現場測試問題改進與檢討
    7. 系統於護理之家測試建置完成
    8. 與護理之家之照護模式建立

            延續2009年計畫的研究成果,2010年起本計畫將持續開發IPv6健康照護系統,規劃之工作內容包括:

    1. 新增台北市立浩然敬老院為測試地點並選取樣本。此新增測試點將以陽明醫院資訊室及亞洲大學作後端處理,進行IPv6之U化健康照護系統建構之試驗。
    2. 生理量測資訊系統: 包括血壓、脈搏、體溫、血糖以及肺功能,並增加心電圖機(ECG)及血氧濃度計(SpO2)。照護中心於平時在透過網路接收所感測的生理資訊後,隨即做日常健康狀態紀錄與分析。
    3. 建構主動式跌倒風險篩檢資訊系統: 個案填寫基本資料,並完成跌倒評估量表,護理人員藉由此篩檢系統及所量測的生理資訊來評估個案跌倒的可能性,並透過RFID主動式通報系統連絡護理師及照護人員,即時注意及照護。
    4. RFID主動式事故通報系統 : 除原有語音通報系統,並擴增重力感測器(G-Sensor),開發主動式跌倒偵測功能。

     

圖四 建置於輔順仁愛之家的生理量測平台設備一覽

  1. 子計畫四:LiveE! IPv6數位氣象感測資訊運用雛形系統
    1. 目的
    2.         Live E! 是由日本東京大學與日本企業所主導的數位化氣象應用服務平台,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。

              IPv6最佳的運用將會是在感測器上,如何透過有效的環境將資訊分享並誘發新服務運用就是需要努力的方向,本計畫是延續東京大學與TWNIC長期之LiveE!環境觀測計畫,並保持與日本之合作,而本計畫目標為輔導業者開發以台灣產品為主的套件,降低成本,並且導入民間應用,最終達到完成台灣環境觀測之運用。

              本計畫2009年度的重點成果如下:

      • 與日方協調LiveE!新一代環境之規格
      • 測試台灣硬體為主之商業LiveE!套件:測試內容包含取得IP、設定有線網路、設定無線網路IEEE802.11a/b/g、創建6To4 Tunnel、動態DNS服務、PHP、Live E…等。
      • 服務系統規劃與測試並確認示範點場地:選擇之民宿包含童話村、北成庄、風箏園、香格里拉休閒農場及香格里拉冬山河渡假飯店。
      • 整合服務實驗測試:在安裝完氣象站後,我們開始設定資料上傳伺服器、導入IPv6與6to4 Tunnel、修改接收天線,確保資料可以正確的傳送與接收。

              2010年度,本計畫將延續前期成果,進行下列重點工作:

      • 與台北市教育局、氣象局合作利用IPv6氣象感測網路(50站其中25站優先導入LiveE!),以許達到將環境感測運用於中小學資訊融入自然教學的示範運用。
      • 透過Live E! IPv6雲端資料介面(IPv6 cloud service-PaaS)與氣象局進行雙向氣象資訊交換。
      • 將台灣成功商業化LiveE!的架設套件於東京大學LiveE!亞洲區推廣活動中向Live E!各參與國會員推廣。

    3. 重要性
      • 強調IPv6在感測環境中的優勢運用。
      • 以此實際運用績效爭取國家電子肌膚相關計畫。
      • 隨著日本將LiveE!標準化,提供感測資料交換的標準平台。

    4. 國內外有關本委託研究計畫之研究情況
      • 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。

      • 在日方有關Live E!計畫
        • 在日方有下列的政府機關或公司有在使用Live E!相關的計畫或實績
          • 岡山縣倉敷市(政府機關)︰在市地(約25*25Km的地區)佈建30點的Live E!氣象站,並將氣象資料做為該市的氣象預報使用。
          • 日本氣象網 (公司企業)︰使用Live E!的氣象資訊作為預報的依據資料,網址為http://weathernews.jp/。
        • 在Live E!後續的計畫與時程:
          • GUTP:Live E!為基礎的環境感測控制計畫(2008~2009/09),參與廠商包括東芝、山武、橫河電機、P電工、國際、Ubiteq、CiMX、NEC。
          • FIAP:GUTP後續計畫使用Live E!核心架構,增加環境控制功能(2009/09~2009/11)。

圖五 LiveE!與FIAP架構