在因特网上,每天、每时,甚至是每分、每秒都会产生很多新的数据,因此得透过搜索引擎网站的帮忙,才能在这个信息大海中找到相关的数据。然而虚拟网络世界的图像、声音、文字或影片、动画等数据固然产量惊人且瞬息万变,但是实体世间每分每秒所产生的变化与数据更是无穷无尽,例如每天气温的转变、空气中二氧化碳与氧气的含量变化等;即使是不动如山的琼楼玉宇、钢铁顽石,也都在不断的释出其中的变动讯息,而且还会受其它器物之间互动的影响。

空中交通的控制网络参考布建图。(Source: squawkbox) BigPic:600x385
空中交通的控制网络参考布建图。(Source: squawkbox) BigPic:600x385

人们生活在自然万物与人为的环境当中,实体东西的变化有更直接与立即上的影响与关联,因此充分掌握山川万物、环境资源的讯息,确实有其必要。而取得的方法之一,就是透过现有无远弗届的因特网与感测通讯技术来撷取传递这些变化讯息,这就是所谓「控制网络」的概念。因特网是一般基础建设的问题,由于WiMAX、WiFi、3G等无线网络的普及,全球的覆盖使用率会不断地扩增;至于感测通讯技术的发展,也随着芯片功能的日益强大,有了更精密与多元的应用,但如何去取得足够且有效数据,才是发展控制网络最重要的课题。

每一种感测事物的计算判断,都是一项应用工程,因此可以开发的特殊应用IC很可观,市场潜力与产业发展(包括周边的供货商)也相当值得投入。以目前最大的控制网络工程-全球卫星定位系统(GPS)为例,就是由24颗人造卫星所构成的航法系统,它们平均分布于6个轨道面,每个轨道面上各有4颗,距离地面高度约20,000公里, 呈55°角倾斜绕行地球运转,绕行地球一周需12恒星时,每日可绕行地球2周,这也就是说,不论任何时间,任何地点,包含北极、南极,至少有4颗以上的卫星出现在我们的上空。

而地面的GPS接收装置,透过三角定位测量的原理,当收到不同的三颗卫星讯号后,就能计算出接收机所在的2D定位(经度及纬度),而收到四颗以上则可以做出3D定位(经度、纬度及高度),精密度误差可在10公尺以内。当接收机继续不断地移动,它就可计算出其移动方向及速度。如今更可利用手机基地台的讯号来做辅助成A-GPS的架构,在巷弄、室内或隧道、地下室中都能做感测定位。单单一个GPS控制网络的有效取样工程,规模与应用商机就如此庞大,难怪欧盟也要布建自己的伽利略GPS卫星,中国也在发展自己的北斗导航卫星。

其实控制网络的取样工程有大有小,例如一个城市的交通流量感测,或是公交车到站时间的感测控制,规模就小了些;但一直小到一个桥梁状况的监控、家庭水电瓦斯的监控,仍然都是一个独立完整的控制网络,每个领域的取样工程与精密应用,可发展的空间也都很大。

目前最省便的方法,除了透过无远弗届的因特网基础建设外,由于中、短距离的无线通信技术也已很成熟,应用WiFi或ZigBee等来传递讯号,在控制网络的建构上也越来越方便实用。例如,美国哈佛大学就利用WiFi在麻州剑桥市做了一个「CitySense」的开放性实验,所取样的工程是在全市布建100个无线感测装置,以便掌握全市的温度状况与空气质量。

总而言之,目前中小型控制网络的设备与基础建设都已具备,欠缺的就是如何设计专门应用的感测取样工程。此时,政府有政府该做的公共领域控制网络,其讯息也必须采取较为公开的方式成为公共资源;而企业则有企业可以发展的实体信息来提供应用。从这个角度来看,因特网至此将与实体世界打成一片了。