物聯網應用系統

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物聯網應用系統
第一版：重點摘要
優網通
楊秉禾(丁元)
主要內容：
 前言。
 物聯網：從概念到核心課題。
 通用的多層次(六層)物聯網應用系統結構。
 補充的名詞定義與說明。
 優網通的軟體產品與功能。
 AIOTT 系統平台轉成應用平台。
 階段性總結。
 天羅地網的想像空間
 附件：對複雜系統的一些補充說明。

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一、前言：
優網通發展物聯網相關的平台技術，有十多年的歷史，在物聯網這個名詞，成為顯
學之前，優網通就發展出一個稱為 “UniArgus Network of Device” (UniArgus NoD)
的平台(服務器)，成為一個 Client-Server-Device 架構的核心。
這個服務器在中國大陸，以軟體授權的方式，用在一些大型項目，最值得一提的就
是在上海電信的全球眼服務平台，承擔了一部份的全球眼業務，直到現在。
幾年前，優網通順應潮流，也把自己也稱為物聯網軟體公司，不太用「平台」這
個名詞，因為對大部分人，即使是行業內的人士，也無法了解這個有點抽象的名詞。
尤其是在台灣，產業以追隨、改善與量產為主，也缺少內部市場的支持，因此產業
內人士對系統的概念較弱。這份摘要說明，是以系統平台所組成的應用系統架構，
來說明物聯網技術的一些內涵，讓相關企業以各個擊破的策略性思考，找出產品在
此架構的定位，希望本文對物聯網產業的分工，合作與整體發展有所幫助。
在這次的版本，以物聯網應用系統的重點與摘要為主要內容，讓企業主管，很快
的瀏覽。日後有機會出書的版本，將會有比較多的展開與說明，也會包含另外幾
個相關的課題，如優網通的跨網服務 HermesDDS Service，虛擬末端設備的概念
與應用、智能化設備與智能化家電等等。
在此，也懇請各方先進與專家，不吝指教與指正。

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二、物聯網：從概念到核心的課題
物聯網 (Internet of Things)，這個名詞被提出時，只是一個概念，這個概念是基
於互聯網與智能手機的普及。
在此之前，首先是個人電腦產業的發展，在封閉型的蘋果電腦問世之後開始，之
後開放型IBM個人電腦的加入，以及台灣產業之追隨，使個人電腦成為一個主流，
帶動整體資訊電子產業快速成長三十多年。
接著是，局網的普及（就是區域網路），台灣產業也因有標準可循，也成為中低
階局網產品的主要供應地區（現在已在敗退中）。從此，個人電腦的應用，從單
獨的個人電腦，在 1980 年末，走向以局網聯接個人電腦，成為辦公室自動化的
基礎，接著有微軟公司視窗系統、電子郵件和檔案服務器在辦公室的普遍使用。
這樣的電腦應用系統，稱之為 Client-Server 的架構。
1990 年起，互聯網出現，造就了雅虎等公司等新興公司，微軟大力直追，用 IE
打敗 Netscape，穩住個人電腦在互聯網應用的地位，但還是有像 Google 的新興
公司，以其特別搜索引擎免費服務的商業模式，成為互聯網時代最成功的代表性
公司。
再來是 2007，蘋果手機的出現，促使 Google 公司推出開放免費的 Android 操作
系統，建立與蘋果手機對抗的局面，智能手機因有許多手機製造公司的參與，快
速普及化，配合 3G 與目前 4G 移動通訊服務，把互聯網應用帶進一個移動互聯
網應用的新的境界，使 Facebook 以社群社交服務，伺機乘勢而起。

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中國大陸在改革開放後，掌握了互聯網應用的契機，在國內扶植自主性較高的
互聯網產業，學習美國公司的商業模式，也造就了幾個有全球影響力的公司，其
未來發展，是值得注意的。
在中國大陸，有所謂 BAT：指百度 Baidu 在搜索服務，阿里巴巴 Alibaba 在電子
商務，以及騰訊 Tencent 在社群服務方面，各佔有一片天，尤其是騰訊在掌握消
費性互聯網服務，有勢不可擋的架式。
這些公司利用中國大陸的兩大市場優勢：一是不讓美國的互聯網服務進入中國市
場，二是中國大陸本身有世界上最多的人口。
在政府刻意的扶植，也利用了世界的金融資源在大國大陸這個市場壯大。
當 IOT 這個名詞出現時，中國大陸定名為物聯網（台灣還一度稱智慧聯網），當
時的總理溫家寶大力倡導，現在的李克強總理也常提到。至今，物聯網這個名詞，
對許多業內人士，還是一個比較模糊的概念，可以說是產業還在摸索的階段。
以過去個人電腦、局網、智能手機和互聯網成長的模式，可能需要幾個因素：
 技術創新的公司，成功的把技術轉化成消費者大量使用的產品。
 創新公司，取得大量的財務支持，快速擴展市場與知名度，成為領頭羊公司。
 或是，迫使其他領頭羊的公司，推出開放性技術的產品，與之對抗。
 開放的標準，吸引各種規模的追隨公司，與財務資源的投入，促使產業生態
的形成。
 有新的領頭羊公司開始出現。

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目前，物聯網產業還沒有一個明顯的的領頭羊公司出現，各個公司各取所需，都
自稱是物聯網產業有關的公司，優網通也不例外。(這個現象，在蘋果電腦出現之
前，就有各種各樣的微電腦公司)。
也說明：沒有這種公司的出現，中國大陸公司，也沒有學習的對象，發展不出領
導全球趨勢的公司。
我們在台灣，無法快速匯集財務資源，沒有自己的市場，所以要像過去一樣，把
自己準備好，至少準備做一個成功的追隨者。
什麼是物聯網？什麼是物聯網核心的技術課題？如何把大家所謂（尤其是思科公
司總裁）常常提到上百億的“Things”要聯接起來。
1. 所以什麼是物聯網？
我們用中文拆文解字的方法來表示我們的看法：
在「物聯網」三個字中，網是大家有共識最沒有差異，就是 IP 網路，或以 TCP/IP
為主的局網以及互聯網的結合。
物聯網應用是以局網與互聯網應用為基礎的。
如果說，物聯網就是用 TCP/IP 聯接設備，今天就已經達到了。
研究顯示，用手機上網的人數已經超過用電腦上網的人數，全世界有 70 億人
口，有 8 成以上開始用手機，其中有 5 成，也許有更高的比例，使用可以上網
的智能手機。只是在許多地區網路的資源有限，或是網路服務被壟斷，收費過
高，成為進一步互聯網普及化的瓶頸，所以互聯網應用服務的領導公司，都投

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資在擴大互聯網覆蓋的方法與設備。
使用 FaceBook 的用戶數，號稱有 20 億人上下，使用騰訊的用戶也有幾億人。
互聯網上的用戶，是有幾十億之多，這些用戶，用手機或電腦，經過互聯網互
動，這樣的以使用者操作為主的應用，並不能算是物聯網的應用。
所以，對物聯網的「網」的內涵是 TCP/IP 網路，是沒有異議的。
那什麼是「物」？（在英文“Thing”是比中文的「物」更抽象，因為中文是象形
文，敍述抽象的能力很差，談到物，就有實體物件的直覺）。
當初物聯網這個名詞，被提出來時，尤其在中國大陸，認為這就是指 RFID 的
應用，就是說每一個實体物件，貼上一個 RFID 這個物件，就有自己獨一無二
的身份號碼，能夠被識別，這種看法與實施，熱絡了一段時期，並未成為氣候，
甚至誤導了產業的發展。
2. 什麼是物?
我們(作者與工作團隊)的看法：先討論物聯網應用系統架構，再用這個系統架
構，去決定「物」的定義，抽象的說，物的定義是由應用系統的範疇(Context)
來決定的。
物聯網的應用，指一個以上的電子資訊產品，經過網路聯接使用，成為「兩
個物用一個網路連接」的應用，現在不少公司推出用手機，經過手機上的藍芽
通訊，控制燈具，(藍牙通訊，不算是網路)，也是一個開始。
所以，在物聯網應用範疇內，「物」是一個資訊電子產品。

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物聯網要成為一個產業，先要不斷試探，找到一個消費者可使用的應用，許多
科技成功的應用，不乏是誤打誤撞(Serendipity)，但是採用一個系統性的方
法，誤打誤撞的成功機率會比較高。
進一步的物聯網應用定義，是經過所謂「物」的電子資訊產品，與實際世界接
觸。透過這些產品能感知或改變實際的世界，就是含有傳感器或驅動器的電子
資訊產品。
3. 什麼是「聯」?
我們認為: 物聯網比「物」更重要的課題是物聯網的「聯」 :
「聯」比「物」更抽象，更不具有對應的實體。
與實際世界接觸的電子產品產業，已有幾十年的歷史，產業的慣性相當大，也
無法期望這些公司，立即轉型。
但是，因為智能手機的量產，帶動新的傳感器元件產業。
手機產業與液晶顯示電視機產業也帶動了顯示器的進步 (輸出驅動器)。
物聯網應用的課題之一：是如何有系統，有架構的把這些傳感器與驅動器”聯接”
起來，與網路聯接。
但是，並不是所有的資訊電子產品都具有網路的接口，即使有網路的接口，也
只是這個產品有底層的通訊能力，並無應用層的通訊能力。
許多能上網的產品，如何在應用層相互溝通，就是物聯網核心的課題之一。
這時，再度顯示應用系統架構的重要性。

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其實，對像物聯網應用系統的複雜系統本質，系統架構本來就是第一步工
作，只是系統架構不能「創造」或是「開發」出來的，是長期演進出來的。
有了架構，才有繼續發展的基礎。
如何「聯」是任何系統架構，或應用的基本課題：有「物」，有「網」，如何
「聯」?
物聯網系統平台的概念：
系統平台是一個比較抽象的系統產品概念，對企業管理者，或任何有組織的群
體，系統平台就有如管理人的角色，英文中有一個字 “Overhead” 就比較貼切，
容易明瞭系統平台的功能。
當只有兩個產品經過網路交換信息時，系統平台是一個多餘的，不具明顯功能
的系統產品。在數學上，聯接 N 個產品的可能排列組合是 N*(N-1)/2，以 N**2
的數速成長。當 N=2，只有一對的連線，N=3，有 3 個連線組合。
當提到「萬物聯網」的願景時，連線的複雜度，是無法處理的，就如沒有軍官
團隊的一萬個士兵，沒有管理團隊的一萬個工人。
當有高一階層的系統平台出現，產品的數目為 N+1，連接的組合，成為 N。
大幅簡化連線的複雜度。
這個系統平台，也被稱為服務器，或通俗稱為主機。
一般的服務器硬體有高性能的網路功能、中央處理器與儲存容量，其系統的功

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能，由軟體決定。
當初優網通發展的 UniArgus NoD (Network of Device) Platform，在中文我們
稱為「設備聯網平台」，當初的粗淺的看法，就是把任何能接上網路，沒有很
好的操作介面的設備，都可以稱之為「物」（在這個範疇內，Device 指數位
電子設備，或數位電子裝置，都是同義字）。
在這個初步的定義中，我們所談的 Client-Server 的電腦應用架構，就成為
Client-Server-Device 架構，在這個架構 Client（用戶），Server(服務器主機)與設
備都用 TCP/IP（局網與互聯網）聯接，成為一個基本的應用系統。
簡單的說，「物」的實體聯接是經過 TCP/IP 網路，但是「物」的真正聯接，能
夠互通信息，要經過一個位階比較高的角色，就是一個能整合這些「物」的服
務器。這個有管理、信息整合功能、與異常事件處理的服務器，就是物聯網應用
必須有的「物聯網系統平台」，解決了一部份「聯」的課題。
在許多所謂有系統的企業組織，或政府、軍事組織內，現場的主管就是在現
場工作人員的「服務器」，負責管理、信息整合與異常事件的處理。
而現場主管，不在現場工作，是在辦公室工作，換言之，所謂用戶，感受
到的是現場工作人員的服務，不容易了解「服務器」的存在。
因此，物聯網的應用，就是要開發或選擇一個物聯網服務器，以服務器為系統
平台，開始逐步打造一套應用系統。

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物聯網應用系統的核心課題：
在我們對設備聯網系統的直覺概念中，「物」就是一個能聯網的設備，在此設備的
狹義定義，是指沒有人去常常操作，去互動的設備。
一般手機或個人電腦，當用戶不用時，就可以關掉，開機後，可以選擇應用的模式。
廣義的物聯網應用系統的定義，是包括用網路去聯接用戶所使用的裝置，我們稱為
用戶端設備，用戶端設備與服務器的整合，相對的容易，只要用戶用 App 就可完
成設定。所以物聯網應用系統討論的重點，都聚焦在狹義的設備聯網。
這些聯網設備在物聯網應用系統內，是負責與實際世界固接的功能角色，實際世界
是不停在運行的，所以這些聯網設備也是要 24x7 在運作的。
這些聯網設備，就是包含有傳感器及驅動器的設備，也常常裝設在不是一般用戶很
方便去接觸到的定點位置。這些聯網設備，一旦接上電源，就全年無休，時時刻刻
在運作。
因此，服務器軟體與應用系統，都要能配合這種持續，而且是實時的運作模式
（Continuous，Nonstop，Real-time）；這樣的系統，從工業控制的行業而言，並
不是新鮮的課題，是有成熟的解決方案。
從工業控制的角度看，物聯網應用所呈現的課題：
(1). 把過去聯接工業設備的連線，改為 TCP/IP，對這些行業的技術人員，
TCP/IP 並不是一個 100%可靠的通訊格式，有心理上與學習上的障礙。
(2). 因為使用 TCP/IP 網路，網路的安全成為一個課題。

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(3). 用戶開始要求用手機或個人裝置，去與系統互動，增加大量程式開發的負荷。
(4). 如何處理數目愈來愈多聯網設備？
這些都可以說是工程上的問題，會一步一步的解決。
核心的課題: 物與物的聯網：
在物聯網的概念中，最吸引人（或最可怕）的概念，是聯網設備與其他聯網設備在
被設定後，以後就沒有用戶參與的情境下，可以相互聯接，進行信息交換，在目前
所開發的機器人中，如果我們把每一個機械關節都當作「設備」，這些設備都已經
在主控程式的控制下，能夠互動才能維持行走，或爬坡，載重平衡。
在一個密閉，全部自行發展的物聯網應用系統中，聯網設備與聯網設備的互動，是
容易做到的；但是 A 公司的聯網設備，與 B 公司的聯網設備，一起接上同一局網，
能夠互動嗎？
物與物的互動有一個更高階的課題，也是物聯網較高階的應用境界: 這些聯網
設備，可能被安置在不同的地點，在茫茫的互聯網中，這些沒有用戶去參與的
聯網設備，如何找到可以連接的對象進行聯接。(這個課題，不在此文討論的範
圍)。
把不同來源的聯網設備，經過局網或互聯網，進行聯接與互動，這是物聯網應用
的核心課題。
在一部科幻電影（Terminator）提到 Skynet，當機器人與機器人與主機系統開始
能夠溝通，產生自我意識終於結合與人類對抗。

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在許多類似的電影，這些機器人聯合行為，後面都有一個超級電腦(服務器)，這
也許給我們一些啟示，一個物聯網應用系統，會是有一個什麼的架構。
另外一個較為次要的課題：是許多傳感器或是驅動器，並不能直接接上 TCP/IP 網
路，而且這些產品，來自不同廠商，有不同性質，與不同型號，如何與服務器整合，
是一個產業要解決的工程課題，我們在下面應用系統架構中，會討論這個課題。
針對以上的課題，優網通提出一個有通用性，有層次的物聯網應用系統架構。
層次化的定義，有助於產業的分工：公司可以選擇自己的專長，各自發展，在物聯
網的產業生態中，所形成的供應鏈，能佔有一席之地。

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三、物聯網應用系統的組成與優網通的定義：
優網通在物聯網應用方面還在繼續探索中，把物聯網應用的課題先轉換（Map）到
一個通用（Generic）的應用系統架構。
在此，把已經發展的一套通用型的物聯網應用系統架構，拋磚引玉，供其他公司，
做為參考，大家可以一起在同一個架構上交流，探索如何把物聯網概念轉換成有
商業價值的應用系統，再從系統中找出產品的機會。
1. 一個通用型系統(Generic)的物聯網應用架構:
是一個「平台式、多階級、多層次的物聯網應用系統架構」，
在此章節中，對六個組成的系統層次，是說明的重點，對「多階級」的說明暫
不討論。
優網通的物聯網系統設計的手法與概念，許多來自於系統晶片 SoC（System on
Chip）以及處理複雜系統（Complex System）手法的基礎。
在這些系統技術的基礎上，必須從許多名詞的定義開始。
2. 系統結構與系統模組通用(Generic)名詞定義：
就如所有的複雜系統（SoC 為代表），都必須使用下列的手法，才能漸進地從不
同面向，解析其複雜度，成為可以容易暸解的地步(可先閱附件)：
(1) 抽象化的敍述
(2) 模組化的敍述

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(3) 個別系統功能模組的敍述
3. 多層次的物聯網應用系統結構與定義：
一個「個別的」，「完整的」物聯網應用系統可分為六個層次(如圖一 )：
分別為:
 雲服務層
 用戶端層
 物聯網服務器主機層
 物聯網控制器層
 網路末端設備層
 實體末端元件層
(圖一)
(1). 雲服務層（Cloud Service Layer）是最高的層次，一般雲服務，可分

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為 PaaS，SaaS 等。
優網通的 HermesDDS Service，是在雲服務層，算是一個 SaaS，只
作跨網的聯接服務，是物聯網中很重要的「經過互聯網的」「聯接」。
(2). 物聯網（服務器）主機層（IOT Computer Layer）：
也就是在前文所提到的物聯網服務器，也就是物聯網應用系統的主機。
換言之，一個物聯網應用系統，最多只需要一個物聯網主機，通用的
英文類別名稱為 IOT Computer。
物聯網主機，可以單獨安裝在一個實體電腦硬体內，也可以與其他服
務器軟體共同存在同一電腦硬體內，物聯網（服務器）主機軟體是一
個要處理實時（Real-time）、多工、多緒的系統軟體，與其他服務器
軟體必須有所適當搭配，才能安裝在一個電腦內。
(3). 用戶端層(Client Side Layer)：
在這個架構定義中，用戶端（Client Side），指三個部份：
(i).用戶（Client）是一個自然人；也是有權利使用系統的使用者（Users），
基本的應用系統，用戶範圍有管理員身份的用戶，與一般用戶。
(ii).用戶端設備：用戶所使用的個人設備或裝置（Client Device），包括
任何智能型個人手機裝置，個人電腦，筆電，甚至電視棒，機上
盒都可以是用戶端設備。

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(iii).用戶端應用軟體，即一般稱為 App 的軟體。
(4). 物聯網控制器層（IOT Controller Layer）
物聯網控制器，是包括閘道（gateway）功能的一個重要系統功能模組，
簡稱控制器。
控制器的主要功能，是提供網路（IP Network）與非網路通信的連接，
轉接等物理層硬體中介轉換，與信息處理中介轉換的功能。
控制器與主機是經由 TCP/IP 連接的。
一個應用系統可以有不同數目的物聯網控制器，控制器以網路聯接部
署在不同的定點位置。
主機與控制器的組合，稱為物聯網系統平台。平台的下層有：
(5). 網路末端設備層（Network Edge Device Layer）
簡稱末端設備或 NED。
(6). 實体末端元件層（Physical End Device Layer）
簡稱末端元件或 PED）。
實體末端元件是與實際世界（The Real World）保持密切接觸的傳感
器元件，裝置與驅動器元件，裝置，或其他只提供電氣介面的系統或
裝置，是六層應用系統的最底層。
(在台灣有關的書本，有用檢測器，感測器，等不同名詞。我們用中

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國大陸的傳感器一詞，當作標準名詞)。
所謂電氣介面，指電阻、電流、或電壓訊號，英文我們定為 Electrical
Signal Interface，簡寫為 ESI）。
一般所熟悉的 PED，如電器開關、按鈕、溫度傳感器、電壓元件、蜂
鳴器、繼電器等；在 PED 方面，可說是屬於物理，電機，電子等領域
的知識與學問。
許多的傳感器，用電流 4-20mA 為標準輸出，有些用電壓 0-5V 為輸出
(這裡的輸出，對物聯網應用系統是輸入)。
開關與按鈕是屬於電阻式的末端元件，英文用 Open (無限大電阻)，
Close (零電阻)，與中文的開關語意相反。
PED 在系統架構的底層，直接接觸到實際世界，把實際世界的相關物理
或參數轉換成電氣訊號。對驅動器而言，是接受電氣訊號，去轉換成發聲、
發光、馬達的動作。
傳感器輸出的是線性電氣訊號，驅動器要輸入的是線性電氣訊號，因此，
需要上一層的系統模組，也就是 NED，接入物聯網應用系統。
回頭談 NED，
一般在此定義 NED，網路末端設備，是一個微處理器為核心的一個數位
處理單元；其基本功能示意圖如下：

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(圖二)
NED 把電氣訊號(ESI)，轉成非 IP 的數位數據格式，與上層的物聯網控
制器聯接。這個介面，在此系統的架構中，通稱為NED Link，狹義的NED Link，
指物理層的連接方式，廣義的 NED Link 包括了通訊的格式與內容。
( 由於 Link 一詞，在一些應用領域中，另有其他正式標準定義；在此我們用
NED Link 一詞）。
物聯網的「物」，聯網物件:
NED + PED 的特定組合，被優網通稱為 NED Kit，在優網通的定義中，
NED Kit 就是物聯網所稱的「物」: “ The Thing”。
網路末端設備加上實體末端元件組合的中文，優網通通稱為「聯網物件」(The
Thing)。
網路末端設備功能示意圖
2017/5/28
Written by DY Yang, All Rights Reserved by
UniSVR
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NED
Electrical Signal
Interface (ESI)
NED Link
電阻: 歐姆
電流: 安培
電壓: 伏特
有線
無線
藍芽
通用ISM RF
其他
RS232
Serial Ports,
其他
訊號放大與處理
數位轉換化
處理與運算
通訊格式與介面
PED= Physical End Device

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聯網物件可以是一組套件: 由一個實體的 NED 產品與一個以上的實體 PED
所組成。
物聯網產品公司，可以選擇開發一體的聯網物件，直接把 NED 與 PED，整
合成一個單件的實體產品，不揭露與 PED 整合的軔體細節，只揭露 NED Link
的介面信息，以便與上層的物聯網控制器進行整合。
因此，聯網物件經過數位、雙向的 NED Link，接上了物聯網控制器，也就
接上了 TCP/CP 網路，就把實際世界與互聯網世界聯接起來。
從相反的方向來看，已經是一個龐大的互聯網世界，也經過物聯網控制器與
聯網物件整合，與實際世界聯接，就「落地」了。
可以說：物聯網是局網應用與互聯網應用的延伸與整合，最上一方在雲端，最
下一方在地端(實體世界)。
(幽默的說：古人說「天羅地網」早已預見物聯網的出現)
聯網物件與物聯網控制器之間-- NED Link--的通訊協定的定義，牽涉兩方(公
司)的智財權，在聯網物件開發方的廠商是以 8 位元的微處理器軔體設計為主
要專長(逐步轉成 32 位元微處理器)，在物聯網控制器開發方的應用整合開
發廠商以高階軟體為主，兩方有一定的差距，需要雙方的互信的基礎與磨
合的努力。
物聯網的趨勢: 聯網設備:
除了 NED 加 PED 的特定整合之外，另一種產品組合的選擇，就是提供

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物聯網控制器(IOT Controller) 加網路末端設備 (NED) 加實體末端元件
(PED) 的三種類別產品的組合套件。這種產品組合套件的好處是可以隱藏內
部的細節，只揭露有限的 SDK 或 API，支持與物聯網服務器主機的整合，因
雙方都是軟體導向的團隊，對這個層次介面的整合，比較熟悉。
這種組合的套件，我們稱為應用導向的方案套件(Application-specific
Solution Kit, ASSK)，或通稱「聯網設備」。
有許多產品公司，選擇開發整合的單件型(Stand-alone)聯網設備。
網路攝影機(IP Camera)和無線網路電力插座就是典型的聯網設備。
聯網設備，已經具有一定的整合程度，是一個一般消費者可以使用的產品組
合，因為可以支持 App，直接用手機或個人電腦操作使用。
對產品開發商而言，也可以增加附加價值，同時不必揭露太多產品內部細節，
已是一個正在形成的趨勢。
不過，這些聯網設備，還不能互通，不同廠商的無線網路電力插座各有不
同的 App，必須用更高階的物聯網服務器主機，才能整合這些各自為政的產
品。
所以，物聯網服務器主機成為整合的主體，是物聯網系統的整合平台。
廣義的物聯網系統平台，是物聯網服務器主機加上個別的物聯網控制器或聯
網設備的組合。
圖三呈現的是系統平台與聯網物件所形成的物聯網應用系統。

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圖四呈現的是用物聯網主機與聯網設備所形成的物聯網應用系統。
這種使用系統平台的平台式的物聯網應用系統，就是具有了平台式的物聯網
應用系統架構，簡化了應用系統規劃與實現的複雜度。
圖五呈現的是具有許多個體產品的應用系統。
(圖三)
(圖四)
Platform-based IOT Application System
NED
Kit
NED
Kit
NED
Kit
IOT
System Platform
Client
Side(s)Internet
Cloud Service
NED
Kit
Physical Site
NED
Kit
NED
Kit

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( 圖五)
以上，用這樣層級分明，與定義的六層架構，可以看出每一個系統層級，都
有其專業的技術與商務能力，因此在物聯網產業中的產業分工與產品發展的
藍圖已經浮現。
四、一些相關的名詞定義與說明：
1. 實際世界（The Real World）：
在系統學內，有兩個絕對的物理量是
(1) 時間。
(2) 空間。
就物聯網應用所關切的實際世界，與空間的範圍關係密切；
除了前文已經提到的不變的事實: 實際世界是每秒每分在運行的，所以物
Complete IOT Application System
2017/5/28
Written by DY Yang, All Rights
Reserved by UniSVR
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(IOT
Computer)
(IOT
Controller)
(IOT
Controller)
(IOT
Controller)
網路末端
設備
網路末端
設備
網路末端
設備
Multiple Client Sides (Clients,
Client Devices and App)
網路末端
設備IP NED NED NED NED
System Platform
IOT Computer Layer
IOT Controller Layer
NED Layer
Client Side Layer
PED
PED PEDPED Layer
Internet
Cloud Service Layer
Local Area Network

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聯網應用系統也要持續運行，沒有休息。
以下討論物聯網與空間的課題:
優網通用「現場（Site）」的名詞來定義在一個有特定範圍的空間。
更進一步的定義：一個有實體範圍的空間為：
(i). 實体的現場（Physical site）。
(ii). 而在物聯網的範疇內：現場（Site），指一個單一局網網段（Segment）
所能覆蓋的實体現場範圍。
所以一個現場，從定義而言，就會有一個局網的網段，有一個路由器，也
會有一個 IP 網址，(常常是浮動的)，也就會有一個單一的物聯網應用系統，
稱為現場物聯網應用系統。因此實體的空間(現場)與網路的現場是可以相通
的。
單一現場物聯網系統是多階（Multi -Tiers）物聯網系統的基礎。許多單一
的現場（Single-site）物聯網應用系統，可經過互聯網或局網跨網聯接；用
一個更大的物聯網主機整合，就成為一個高一階的物聯網系統。
在優網通的定義裡，現場的高一階，稱為地點階（Location Tier），再高一
階，稱為地區階（Area Tier）。
這裡多階系統架構，是基於優網通在物聯網主機的設計，一個主機可以把
另一個主機當作網路設備整合成系統的一部分，可以覆蓋更大的實際空間，
所以優網通過去所建構的的大型專案型應用系統，都用到這種多階的架構，

24
完成可以聯接大數量的網路設備，覆蓋大區域的應用系統。
惟多階的應用系統，不是本文的重點。
從現場， Site，的空間定義，往下(細部)展開有：
 房間與公用區（Room and Zone）。即是: 一個現場是由房間與公
用的空間所組成的，房間是有四面牆與門的，也代表個人與隱私
的課題，公用區則無隱私的課題，有較多安全與保防的課題。
 定點位置（Spot）: 指一個特定量化的一個安裝設備的位置。
這樣的定義，開始把物聯網的應用與空間的定義貫通。定點位置主要
指 PED裝設的位置，如偵測大門的磁簧開關會有一定的定點位置描述，
監控攝影機有另外的定點位置，有了定點位置，就開始有 NED 定點位
置與佈線的工程課題。
房間與公用區的定義與劃分，有助於控制器與局網的部署規劃，也有
助於個人領域、公用領域、信息的處理的區分。
由於控制器是一個局網上的設備，因此控制器與主機的連接，全部都
可以在局網佈線架構上部署完成。
優網通把物聯網主機與控制器的組合稱為為物聯網系統平台，這個平
台有幾個特性：
(1). 是疊加(superimpose)在現有或新架設的局網上的。
(2). 物聯網主機與控制器之間通訊格式是標準、一致化，與實體設備

25
型號、廠牌無關。
(3). 是一個可以重覆使用的架構。
(4). 容易擴充的架構，只要加上更多的控制器，就可擴充。
(5). 可以配合空間的各種組合，進行佈署。
以上，用空間的定義，把現場、平台、應用、佈線做了一些整合。
我們繼續對實際世界的定義說明，以居家應用為例，實際世界的課題
包括：
(1). 現場的環境：
指空氣、品質、溫度、濕度、噪音、亮度等環境參數。
(2). 現場物件：
設施：供水、排水、供電、用電、有線電視、電話、網路等基本
基礎建設與服務。
對物聯網應用系統本身的基礎是供電的穩定度，以及網路（互聯
網）服務。
其他設備：如家電、家裡擺設、廣義的設備，包括門、窗等。
這些物件狀態的變動，是特定物聯網應用關注的課題。
(3). 在現場的活動（Activity）：
活動指「人（為主）與寵物(為次)在現場的活動」。
活動，又可分為有前後關係的動作（Movement）或單獨動作。

26
物聯網應用系統的一大應用，是透過網路對現場活動的掌握，最終
的目的是對異常「事件」的及時偵測而發出警訊、警報、通知或啟
動相關的系統行動（Action）。
以上對實際世界的展開與定義，是對物聯網應用系統的主要用途有系統
的暸解：從裝設傳感器型 PED 以感知、偵測現場的環境、物件與活動
的實時訊息，上傳到網路末端設備 NED、物聯網控制器，匯集到物聯
網主機，甚至到雲服務層。這些較高層級的物聯網設備都能擷取、處理、
記錄、分析訊息，判斷是否有事件再通知用戶或將控制訊息，往下層送
到驅動型 PED，完成一個完整個應用作業（Application Operation）。
(4) 其他相關系統功能運作的定義：
物聯網應用系統的運作模式，可分為：
(1) 後台作業模式或系統作業模式（Background Operation Mode），
所謂後台作業模式，就是不需用戶端操作的「自動」「系統」運行模
式，在應用系統在被設定之後，就開始連續 24 小時 x 7 天不停頓的運
行，進行各種實時的偵測，判斷與啟動因應的系統動作，這是物聯網
應用系統最核心的功能，也考驗服務器主機軟體的可靠性。
用手機控制燈具，就不是後台作業模式，用手機控制無線網路插座開
關，也不是後台作業模式，換言之，後台作業，就是要在現場裝有主
機。物聯網控制器，要能支持後台作業模式。

27
(2) 用戶端操作模式（Client Operation mode），
指用戶端（用戶使用安裝在用戶端設備上的用戶端應用軟體）主動去操
作應用系統，如控制一些設備、查詢訊息等。
優網通的服務器主機與控制器都提供用戶服務，能回應用戶端的操作。
當然用戶端的操作，會受限於 APP 的設計，以及 APP 的數目的影響，
而 APP 設計與用戶端的操作組合的可能數目，幾乎是無限大的，而 APP
開發資源一直是會短缺的，必須經過常年累積。
(3) 用戶端操作場景：
在用戶端操作模式下，用戶端可能從三種方式(位置)，接入現場系統，
這三種接入方式，稱為操作場景，定義為：
 在本機上的用戶端（Native Client Side）:如果服務器主機軟體，
或控制器軟體安裝在 Windows 上，或 Android 上，服務器主機
及控制器本身也可以成為一個用戶端設備，不但可以操作「本機」，
也可以操作其他下面所定義的「近端」或「遠端」設備。
 近端的用戶端（Local Client）：也就是用戶的位置，是在現場的範圍
內。用戶端可以經由同一局網網段，接入主機或控制器，因為局網
頻寬較大，近端的應用可以比較不受頻寬的影響。
 遠端用戶端：也就是用戶的位置在現場的範圍之外。
這是優網通的系統能提供比較特別的功能。用戶端在任何位置，

28
可以經過互聯網接入在現場的主機或控制器，進行使用，這種遠端
用戶端場景，必須使用到優網通的雲服務 HermesDDS Service。
所以，用戶端應用軟體 APP 的作業模式（或運作模式），因此也可分為本機
APP，近端 APP，遠端 APP 三種。

29
二、優網通的軟體產品與功能簡介:
優網通的軟體產品，主要在 IOT Computer 層與 IOT Controller 層，提供軟體
授權。優網通在用戶端層開發的 APP，則以提供開發商參考用為主。
優網通在這三層的軟體上，也開發了若干「虛擬末端設備軟體」，不在此文內。
(1) 優網通在 IOT Computer 層的軟體產品：
下圖說明優網通在 IOT Computer 層的軟體產品藍圖:
產品通稱為一個新的名稱 “AIOTT Smart Computer Platform”，有
Windows、Linux 與 Android 三個版本的軟體產品，再整合一些對應的
硬體形式，給與對應的實體整機產品商業名稱。
(圖六)
UniSVR’s Product Road Map on IoT
Computer
IOT
Computer
Layer
AIOTT
Smart
Computer
Platform
Smart PC
Software
(Windows)
UniPCC
Software
(Linux)
Smart Android
Computer
Software
Smart PC
Smart NBX
Computer
UniPCC
NBX Box
Smart Android
Computer
UniPCC
Box
Generic Naming UniSVR Product Category Software Product Box-level Implementation

30
AIOTT Smart Computer Platform 包括三大功能部份：
UE：主機的核心以及影音處理模組。
AFSS：檔案分享控制。
MIOSS：輸入輸出控制。
(圖七)
UE 原名是 UniArgus Express，是優網通 AIOTT Smart Computer
Platform Software 的核心，這是一個小的 Real time 應用系統，對 Video
streaming 處理，做了極佳的優化，可以處理大量的 Video streaming，包
括視訊擷取、分發、錄影、回放、轉播、視訊串流直播等。
UE 本身的結構，經過 10 多年來，在許多大型專案使用的歷練，已經非常
穩定，有高度的可靠性，而且容易擴容（Scalable）。擴容的意思，指增加
AIOTT Smart Computer Platform
2017/5/27
UniSVR
15
UE or
Equivalent
MIOSS AFSS
IOT Computer
IP Network

31
處理 Video Channel 的數目（有如實際 IP Camera 的數目）。
UE 能處理 Video Channels 的數目，在軟體的設計的理論，是沒有限制。
主要的限制，都在硬體的環境：包括網路頻寬，能儲存錄影的磁碟機容量，
以及 CPU 與主機板的性能。
UE 也包括 Client Side Interface，提供 Client Service，用在回應來自用戶
端的操作所要求的服務。
Client Side Interface 會衍生出設計 Client APP 所需要的 SDK；
SDK 又可分為視窗版、安卓版、以及 iOS 版，由於 APP 的可能性太廣泛，
優網通只能提供有限的 APP以及參考的源碼以及訓練讓客戶或第三方開發
者。
UE 的一個重要的工作，是維持與在網路上設備的“聯接”，偵測可能之短暫
斷線，加以重新聯接，這個非常重要的系統功能，也是高度可靠性的原因
之一。
UE 的設計，另有一個特點，就是 UE 本身，可以把另一個 UE 當成網路設
備，完成整合與納管。這是所謂「多階」(Multi-tier)系統架構的基礎。舉例
來說，UE 本身，可以是一個智能居家系統核心。在一個社區中，每一住戶
內都有一個相同的系統。但是可以建構較大規模的智能社區系統，把每一
住戶的智能居家系統納管為子系統。所以社區系統為高階系統，稱為地點
階（Location Tier）。每一個住戶為現場階（Site Tier）。

32
UE 內還有二個既有功能單元：
一是定時器設計單元（TEG）全名是: Time Event Generator：
管理員用戶，可以用 TEG 設定許多時間點，可產生許多時間有關的事件信息
（Event Message），來觸發其他網路上的軟體模組上的系統動作(Action)。
另一是事件與動作處理單元（EAS）:
EAS 全名是 Event-Action-Sequence。
數位輸入 (Digital Input, DI)常常用來偵測物件的變動，這變動被視為是一種
事件(Event)，EAS 模組就是建立在 UE 之內，可以針對特定的 Event，提供
幾個自動預設的動作（Action），可以視為一個簡單的自動化單元。
應用設計工程師，可以自行開發不同規模的 APM (Application Software
Module)，增加更多的事件與動作的互動功能。
在 AIOTT Smart Computer Platform Software 還內建了二個控制器模組（閘
道控制 Gateway）：
 AFSS (Athena File Sharing Software)：
優網通開發的這個控制器，支持用戶在網路上進行兩個資料夾之間，檔
案上傳，下載，刪除的操作。
上傳，是指把用戶端設備 (如手機)的檔案，複製送上特定的 AIOTT Smart
Computer 主機內被選取的資料夾。
下載，是把 AIOTT Smart Computer 內被選定的檔案，複製到用戶端設

33
備(如手機)內的資料夾。
基本的操作，是手動操作模式，經過應用工程師的二次或三次開發，可
以使上傳或下載的操作自動執行。
AFSS 的主要功能，也包括用戶端把自己管理的資料夾，對指定授權分享
的「聯絡人」開放分享。
AFSS 的設定工具，可以預設不同的資料夾，對不同的聯絡人設定不同的
上傳與下載的組合。
 MIOSS（Muse IO Sharing Software），
是在管理與控制 IO 裝置的閘道控制器。
MIOSS 的主要功能是：
 與 NED 的聯接與維持，進行數據交換，轉換成 IP 格式。
 與 UE 的事件處理（EAS）單元與系統管理單元的聯接，進行數據以
及管理訊息的交換。
此外，AIOTT Smart Computer Platform 內，會增加新的功能模組:
 ReCView: 這是一個收看(Receiver and Viewer)來自網路投播 (Cast)的軟
體。
2. IOT Controller Layer：
下圖說明優網通在 IOT Controller Layer 產品藍圖；

34
(圖八)
在這個層次，優網通的軟體名稱為 UniGate IOT Controller Software，只
有 Linux、Android 兩種軟體產品的版本: UniGate on Linux，UniGate on
Android。
在 Linux 版本，與硬體的整合，成為 UniGate Box。
Android 版本，可以整合出六種可能的整機產品。
UniSVR’s Product Road Map on IOT Controller
IOT
Controller
Layer
UniGate
IOT
Controller
UniGate
On
Windows
UniGate
On Linux
UniGate
On
Android
UniGate Box
On
Dongle
Generic Naming UniSVR Product Category Software Product Box-leve Implementation
UniGate
Station
On
STB
On
Tablet/Phone
UniGate
Smart Display
UniGate Internet
Camera

35
(圖九)
UniGate IOT Controller 與 AIOTT Smart Computer Platform Software 的
功能模組是一樣的，因為高階 UE 有納管低階 UE 的設計，所以可以使用
相同的功能模組。
AIOTT 與 UniGate 之間的主要的差異：
 UniGate 內的 UE，沒有錄影的功能。
 UniGate 內的 UE，標準設定在支持 6 個 Video Channel。
因此 UniGate 可以容易安裝在比較低性能的硬体平台上。
UniGate 的設計功能，是把不同的網路化設備與裝置，經過 UniGate 的整合，
加以「一致化」，也因此，UniGate 產品可以視為 AIOTT 產品的網路週邊控
制器（Peripheral Controller）。
UniGate IOT Controller Software
2017/5/27
UniSVR
16
UE or
Equivalent
MIOSS AFSS
IOT Controller
IP Network

36
3. 優網通的 AIOTT System Platform
物聯網系統平台的統一名稱是 AIOTT 系統平台，是一個概念上的定義，由
不同實體產品的組合來落實，可能的產品組合範圍很大，但是系統平台的
基本功能不變。
(系統有兩個面向：一是系統結構，說明系統如何由不同功能的模組集合
而成，第二個是系統的行為，簡單的行為說明稱為應用功能，而在嚴謹
的系統學的定義中：整體系統所具有的功能，是遠超過整體內部個別模組
功能的集合)。
以下我們嘗試把 AIOTT 系統放在智能居家的場景，說明可能的應用功能。

37
三、 AIOTT 系統平台在智能居家場景的可能應用功能：
優網通把 AIOTT 系統平台，針對智能居家的可能需求，轉換成至少十個應用
平台，直接用下圖(圖十)呈現。
(圖十)
這些應用平台名稱，可以說是行銷用的名稱。換言之，系統平台的基本功
能不變，在面對不同應用領域，不同應用場景時，可有不同的應用平台名稱。例
如: 把網路攝影機接上系統平台，攝影機對著大門，稱為安全監控應用，對著自
己，就稱個人影音日誌，對著餐桌，就是直播分享的應用。
下面的表一：列舉 AIOTT 系統平台所支持的基本功能：
2017/6/5
AIOTT(全)功能應用平台
支持同時、實時、多用戶、多設備、跨網應用
關懷應用
平台
安全應用
平台
個人私雲
應用平台
健康信息
應用平台
現場狀態整合平台
保全應用
平台
其他應用
平台
分享應用
平台
控制應用
平台
現場網路末端設備層
用戶端
系統管理平台
現場實體末端元件層
系統平台-應用平台

38
(表一)
表二與表三：列舉各個應用平台的能展開的可能應用功能，以供參考：
應用模式與用戶端場景基本功能
用戶操作模式系統管理功能基本視訊功能基本檔案功能基本輸入輸出功能
管理員用戶(本機) 設定，與管理(增，改，刪，查)
本機用戶端查詢觀看選擇目標資料夾查詢輸入端狀態
手動錄影複製上傳改變驅動器狀態
錄影與回放複製下載輸入數據採集
近端用戶端查詢觀看選擇目標資料夾查詢輸入端狀態
錄影與回放複製下載輸入數據採集
手動啟用
遠端用戶端無觀看選擇目標資料夾查詢輸入端狀態
錄影與回放複製下載
手動啟用
後台作業模式系統管理功能基本視訊功能基本檔案功能基本控制功能
系統事件偵測錄影無偵測輸入端狀態改變
局網線上設備聯接的維持分發特定事件的判斷
分析判斷現場狀態改變轉發事件自動觸發處理動作
收看定時執行改變驅動器狀態
事件鏈動改變驅動器狀態
執行通知的動作
數據資料庫

39
(表二)
一二三四五
個人私雲應用平台線上分享應用平台保全監控應用平台安全監控應用平台線上關懷應用平台
用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式
遠端或近端喚醒遠端用戶投播 (監)觀看遠端查詢遠端查詢
個人影音日誌檔案分享手動錄影
個人直播站線上即時分享手動回放
個人私雲檔案存取手動開啟直播
後台作業模式後台作業模式後台作業模式後台作業模式後台作業模式
手機檔案自動備份本機收看視訊監控
傳感器偵測與事件
處理
傳感器採集
轉播
傳感器偵測與事件
處理
事件處理動作鏈動日常活動分析
定時從檔案直播事件處理動作鏈動用分享鏈動動作
事件處理動作鏈動
實體末端元件實體末端元件實體末端元件實體末端元件實體末端元件
無網路資料夾網路與USB 攝影機特定位置傳感器
門窗等傳感器環境偵測傳感器傳感器
緊急按鈕緊急按鈕緊急按鈕
虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備
HWSS HWSS HWSS 虛擬按鈕虛擬按鈕
UniArgus Cast UniArgus Cast UniArgus Cast 特定用途虛擬開關
eMC eMC eMC
虛擬按鈕

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(表三)
六七八九十
線上控制應用平台健康訊息應用平台其他可能應用平台現場狀態整合平台系統管理平台
用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式用戶操作模式
線上控制應用手動連線與查詢多用戶私雲應用用戶數據查詢用戶(管理員)操作模式
線上現況查詢信息採集廣告開放系統設定查詢用戶管理
能源使用監控用戶定位顯示各層次設備管理
車輛聯家系統設定與管理
家聯家
不含娛樂時事，天氣
不含社交，社群應用
不含電子商務應用
後台作業模式後台作業模式後台作業模式後台作業模式後台作業模式
定時控制警訊通知採集用戶手機狀態數據聯接維護
事件觸發控制系統平台內的數據採集系統事件偵測與處理動作
外部訊息整合
整合訊息整合與分析
現場狀態轉變分析與紀錄
家與車聯接狀態
實體末端元件實體末端元件實體末端元件實體末端元件實體末端元件
數位功能按鈕健康儀具
驅動器
緊急按鈕
虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備虛擬末端設備
虛擬按鈕

41
四、階段性總結:
(1) 物聯網應用系統是一個複雜的系統，是互聯網應用系統以及局網應用系統
的延伸，物聯網應用系統扮演重要的功能角色，把這兩類網路應用系統與
實際世界的整合，當整合成功時 (天羅地網的結合)，將帶動另一波的商機，
更對人類生活帶來重要的衝擊。
相對於過去產業的波段性成長，事後的分析，都是有領頭羊公司，推出劃
時代又能進入消費性市場的新產品，而且是單一個體(Stand-alone) 的產
品，容易讓消費者上手使用，這是物聯網應用的挑戰: 物聯網本身的定義，
就有兩個「物」的存在，物聯網要進入消費性市場，就要降低這個進入的
心理障礙，找出一個能安裝在現場 (如住家中) 的單一產品，能把家中現
有的手機、個人電腦、還有家中的大電視，與雲服務及實際的世界聯接，
形成容易上手的應用方案，這是個物聯網產業的「聖杯」。
(2) 我們提出用一種系統性、結構性的看法，也就是先建構一個物聯網應用系
統架構，找出系統應用的課題與產品的商機。
課題一：實體世界有兩個絕對的物理變數，是物聯網應用系統要處理的：
一是時間，二是空間。
因為實際世界是實時、持續的運行，所以整個物聯網應用系統也要實時、
持續的運作，所以系統的穩定與可靠度，非常重要。

42
在空間方面，提出現場的空間概念與定義，把實際的現場與網路的現場位
置(用局網與網址)，能夠匹配起來。
課題二：許多與實際世界接觸的傳感器與驅動器，不但是實時、持續的運
作，但本身是接不上網路的，而且這些元件種類多，又缺乏與網路聯接整
合的標準。
課題三：要接上網路的傳感器與驅動器，不但種類多，而且數量大，不可
能直接對接，必須有高階的用系統平台或服務器來進行整合，以大幅簡化
系統的架構複雜度。
(3) 在此，我們先提出一個層次分明的六層系統架構與名詞定義，包括層次
中間可能的數據交換介面，逐層、有系統性的把底層與實際世界接觸的實
體末端元件聯接起來，一直到雲端服務 (互聯網應用)聯接起來。
其中強調的是由兩個系統層次(服務器主機與控制器)所組合的物聯網系統
平台。
(4) 優網通提供 AIOTT 系統平台內的軟體產品說明與藍圖，以及系統平台所能
支持的應用功能的重點說明，提供讀者參考，讓讀者可以有系統的，有
架構的去推演物聯網系統的範圍與產品的方向。
目前對物聯網應用的方向，可以區分為兩個領域：
(1) 現場的智能化，包括智能居家，延伸到智能停車場，智能社區等等。

43
(2) 是設備的智能化，包括家電產品的智能化、機器人、自駕車等。
智能化是一個沒有終點的演進過程。現場的智能化與設備的智能化，必然
會整合，產生更大的智能化效益。
從尋找「聖杯」的商機而言，我們認為最有可能的是文內所提到的 -- 以物
聯網控制器為主要功能而又整合過的 --「聯網設備」，這類的產品，可以
直接接上互聯網與雲服務，也可以聯接上物聯網服務器主機(或是安裝在個
人電腦的服務器軟體產品)。
聯網設備的另一個面貌，就是一個比較完整的智能化設備平台，可以用這
個平台開發不同的智能化設備產品，而且使用同樣平台的智能化設備，即
使來自不同產品公司，都容易做到物與物的互通。
(在使用中文或漢字的地區，好像只有在台灣用「智慧」一詞，其他地區
較多用「智能」)。
智能化設備，與現場的智能化比較，相對簡單，用功的讀者，讀完本文，
就可以有所領悟。

44
五、天羅地網的想像空間
當互聯網應用，局網的應用與物聯網應用的三項系統的結合，也就與實際世界
內的物件、環境與活動結合，形成天羅地網的想像世界。
目前我們討論：什麼是「物」? 已經是一個被解決，被認為理所當然，不是需
要去關注的課題。
物聯網應用的普及與標準化，使大數據的採集，隨時隨地在進行，現場的實況
與用戶的活動與行為，包括消費與花費，都進入暫稱為「天羅地網的大系統」
中，成為 AI 加工廠的素材。天羅地網加上 AI，進而調整我們的環境或指導我
們的生活方式。是使人類生活更有意義，還是更無趣?
最近發生的事實：AlphaGo 的圍棋能力，已無人類的對手，中國大陸的高手說：
還是與人比賽有趣多了。
也許，尋找「聖杯」的過程比找到「聖杯」更有趣。

45
六、附件：對複雜系統與複雜系統開發工程手法的補充：
1. 工業技術兩大方向與這兩大方向的組合：
系統的複雜化
多
少元件微細化
大小
(附件圖一)
2. 有關「複雜系統」的一些概念：
i. 在此討論的範疇內，系統是人造的，不包括社會或生態的系統，
是工程的結果。而且系統本身的組成並不包括人（利益人，用戶，
使用者），而人有許多角色，每一個人角色，對系統有不同的需求
與期望。
ii. 複雜系統工程的基本（也是唯一）策略方法，是建立可重覆使用
(Re-usable) 的模組，與組合方式，也就是(Component-based
Design Methodology)。
在 SoC 工程，這個基本的模組稱為 Cell ，基本的 Cell，集合成
大的 Macrocell，在軟体工程，稱為 Library，或軟體元件或軟體模
組。在軍事政治上，這種基本策略稱為各個擊破（Divide &
Conquer）。
iii. 系統要有明確範圍，有範圍之系統就是工程師要去實現的目標系統
SoC:又複雜又細微

46
（Target System）。
iv. 系統工程的第一個風險，也是常態，就是系統的範圍經常在變動。
v. 不在範圍的部份，稱為其他系統。系統工程師先給予一個互通的介
面，讓其他系統可以開始設計或維持某一程度的運作。
vi. 所以對系統工程，所關注的課題就是「不同角色的使用者 + 目標
系統 + 一些其他系統」三大部份。這樣簡化的敍述，也是下面要
談到的：從抽象化設計開始。
3. 複雜系統工程的一些手法：
i. 從抽象化的設計開始，抽象化是先忽略實現過程的細節，一步一步
加上細節與限制條件（Constraint），不能立即進入細節的研擬。
在每一種專案工程，都有嚴謹地從高度抽象化的設計到最後能夠施
工、實現的方法與文件。抽象化工程大概可分為邏輯設計與實際物
理層設計兩大部份，如軟體設計到最後要選擇安裝在 X86 CPU 上，
或者 ARM CPU 上，就算實際物理層之設計過程。
在 SoC 設計工程，有系統設計語言，有功能邏輯設計語言，就是
從高度抽象化的設計語言，逐步增加設計的細節，經過 Design
Compiler 開始轉化成與製造有關的物理層設計—如光罩等。這種嚴
謹自動化轉換過程，可產生“Design Correctness by automation”。
同樣的概念，在積體電路設計完成邏輯設計後，要轉化成 A 公司的

47
60 奈米製程，還是 B 公司的 45 奈米製程，也是所謂物理層的設計
轉換過程。在每一轉換過程中，更多細節全加入設計檔案，細節的
加入也代表限制條件的增加。例如為 A 公司 60 奈米製程所設計的
光罩，就不可能用在 B 公司的 45 奈米製程。用在 X86 CPU 的 Binary
code，就必須回到 Source Code 層，重新 Compile 到 ARM CPU
的 Binary Code。
ii. 層次化的設計手法：
層次化的設計，是把系統進行垂直式的區隔，每一個層次有不同工
程技術，如電腦系統可粗出為硬體層與軟體層；硬體與軟體層的開
發製造所需要的工程訓練及技術是非常不同的。層次之間，要有
明確的介面與定義，在英特爾 X86 為平台的個人電路主機板，
BIOS 就是重要與上層軟體的介面。
其實，資訊電子工業為何如此發展快速，與資訊電子工業的產品可
以說是平面二維結構，都有明確的層次：
 從半導體元件之製程，稱為平面化製成，是在晶圓上，一層
一層堆疊起來的，因此設計的結果就是一層一層的光罩。
 從印刷電路板的製程與設計也是如此，才有“印刷”一詞。
 軟體本身大致分為系統軟體層以及應用層兩個主要層次，雖然
都是軟體，但需要不同的技術與經驗。

48
層次區分的目的，也在把下層設計的細節，對上層設計者加以簡化
式隔離。如設計應用軟體的工程師，不需暸解下一層系統軟體內的太多
細節。更可以忽略硬體設計之細節。在建築工程，也有大概的層次感，
有地基、土木建造、水電管路設施、機電設備等。如此，一個系統就是
由不同層次的工程，垂直整合而成。
iii. 模組化設計：
在每個層次的工程設計與實現，要進行「水平」的模組區隔，各自
處理，再行組合：
(1). 模組化：模組化始於找出與開發各種功能的模組，再加以組合。
(2). 組合的手法，是把小模組集合成更大的模組，在英文稱為模組
的「顆粒」（Granularity）。
因為各種實體的模組，都會有介面與接口，經過「聯線」，大顆粒的模
組，逐漸成長。
模組化與層次化是重覆使用設計方法的基礎，也代表下列的意義：
 許多相同功能模組，排列在一起，可以增加系統的性能
（Performance）或容量（Capacity），但不改變其功能
（Functionality）。
 不同功能模組，排列在一起，可產生新的功能（這是系統的基

49
本定義）。
 在系統內，抽換某一功能模組（維修或更換），不應影響原來的
功能。但可能由於新置模組之性能不同而影響（增或減）整體
系統的性能。
 在企業組織內，門市部、連鎖店，就是最好的模組化的例子。
iv. 階級化的系統設計：
我們可以把相同的系統，複製其架構，部署在不同的階級（Tier），
而由上階系統對下階系統建立管理與控制的功能，而下階系統對上
階系統建立開放信息存取的權限。這就像是在企業中，有母公司，
有子公司，有孫公司一樣，階級化的系統設計與部署，可以快速
擴大系統覆蓋的地理區域，在控制與反應速度取得平衡，發揮具
規模的經濟效益。
v. 系統工程的基本工作，也包括：
 命名（Naming）。
 各種面向的分類（Classification，Cataloging ，etc）。
 編號（Encoding）。
 以及以上的管理程序。
綜合以上的手法，一個複雜系統工程是一個多維（Multi-dimensional）
的工程，才能從抽象化的需求敘述，重複的逐步實現到符合需求的實體系

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統，有許多書本討論這些系統工程的過程與管理。
這份文件也是希望協助讀者，在實現物聯網應用系統時，有路可循，不
必每一個系統的開發過程，都要摸索一次。

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