民以食為天，日常生活中最直接的開門七件事柴米油鹽醬醋茶，再加上五穀蔬菜魚肉水果等，每天都少不了這些食物。不要以為眼前的食物沒甚麼了不起，想想看為什麼麵包零售價一直漲？商業周刊「糧荒解密」報導指出，做麵包的高筋麵粉素材–硬紅春麥，被稱為「凱迪拉克級」的小麥。它的產地來自於美國北達科塔州，這裡的農場經營並不是只看天吃飯，就算在冬天大雪覆蓋整個麥田，農場主人也要緊盯著電腦螢幕追蹤全球新聞與氣候變化及各國經濟發展，尤其是糧食期貨交易價格，了解中國進口糧食的趨勢變化；除了用電腦外，農場裡布滿結合全球衛星定位系統(GPS)的監控系統，分析處理每一塊田的各種作業排程與農作物生長情形，並結合期貨變化趨勢，調整耕作的農作物面積比例，以創造最大的利益。
由此可知，並不是只有電子工廠使用自動化設備生產，農場也大量使用各種自動化監控系統，以提升產量，降低成本；充分運用電腦系統與多功能的農耕機，耕種面積達2,500畝地，卻只需要兩個全職人力；在價格好的時候，透過期貨就將尚未收割的作物賣掉，妥善的產銷管理是獲利的不二法門。
感測網路無遠弗屆M2M應用寬廣
由上例可以看到電腦網路的發達，隨時都有各式各樣的資訊在網路世界流傳，而機器對機器(M2M)通訊的功能越來越多也越可靠，使得以前需要大量人工處理的事情，現在都可以完全自動化處理。以前用「如雨後春筍」、「成千上萬」、或是「多如牛毛」來描述數量很多，但是在網路世界裡每秒鐘來自世界各地新產生的數據資訊，真的已經多到無法形容的地步。
要如何有效處理這些爆炸性的資訊，變得非常重要。機器對機器通訊就是讓各種裝置或機器能透過有線和無線通訊系統，以連結到網路系統進行各種數據資料傳輸。例如田裡的濕度感應器偵測出土地乾到一個程度而發出一個事件，農場監控系統接收到訊息做判斷，即可啟動自動灑水系統提供足夠的水灌溉農作物；或是魚塭的溫度感應器偵測到溫度如低於10℃，就觸發一個事件訊息，透過無線通訊系統傳送到農場監控系統做判斷，並結合氣象預報資訊進行判斷，若可能會有寒害，就須覆蓋塑膠布或加熱器進行魚池的保溫處理。這種利用一個裝置去獲取來自感應器的事件，經由網路傳送給應用系統，將獲取的事件轉換成有意義的資訊就是M2M的應用範疇。
競逐廣域M2M通訊無線通訊技術各擁山頭
隨著無線通訊技術快速的成長，大約每10年一個世代的速度發展，以手機通訊產品而言，1981年開始有第一代產品是屬於類比語音通訊，1992年提升通訊品質與效能成為第二代數位語音通訊，到了2001年可以傳輸多媒體影音通訊的第三代，邁入2011年之後迎接而來的是超寬頻與複載波的第四代通訊。
目前已經建置比較成熟的系統是第三代，可以提供較高數據速率的無線通訊技術包括無線區域網路(Wi-Fi)、WiMAX和長期演進計畫(LTE)三種，當中Wi-Fi可以提供的數據速率最高可達600Mbit/s，但是通訊範圍最小約200公尺範圍內；而LTE的通訊涵蓋範圍最廣。表1為主要無線通訊網路與手機通訊比較表，其中Wi-Fi的尖峰數據速率沒有上鏈和下鏈的區別。正在規畫中的第四代通訊包括WiMAX和LTE-Advanced對於高速移動者提供的無線通訊尖峰數據速率達到100Mbit/s，而且對低速移動者更可達1Gbit/s的傳輸數據速率。此處所提到的尖峰數據速率是在通訊品質良好的情況下才能達到，通常是離基地台或主機較近的地方可以達到；當距離越遠訊號越弱，只好降低通訊的數據速率才能保證數據資訊的正確性；這種現象不論是無線或有線通訊都一樣存在。
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WLAN主要以IEEE 802.11標準為基礎，提供無線區域網路功能。Wi-Fi是Wi-Fi聯盟的商標，致力於無線網路通訊標準的互通性，具備WLAN的通訊連線技術，可連接無線上網的裝置包括個人電腦、印表機、數位相機、智慧型手機或遊戲機。近年來，Wi-Fi已成為IEEE 802.11的超集合，除了IEEE 802.11以外，還包括簡易保護設定通訊協定和點對點連結等技術。原來在有線網路用網路協定位址第四版(簡稱IPv4)只有四個位元組，共有二百三十二個位址，已將用罄，緊接著，將會用IP第六版(簡稱IPv6)以十六個位元組定義網路位址，共有二千一百二十八(約3.4×1,038)個位址；IPv6可以向下相容IPv4。
WiMAX和LTE兩個陣營各有不同的市場與技術基礎，前者來自於網路通訊，後者源自手機通訊；雖然目前在先進國家LTE的用戶數上升速率比WiMAX高，雙方的用戶數仍有很大的差距；但是在俄羅斯和印度等國家則多選用WiMAX技術，市場規模也很可觀。另外，就技術開發趨勢而言，兩種晶片的技術底層相近，晶片開發廠商宣稱可用韌體/軟體支援另一系統，隨著4G的發展，未來有可能合併成同一種規格標準，或是運用軟體定義無線電(SDR)達到一機支援多種通訊協定的功能。
在過去20～30年的生產自動化，絕大部分都是以條碼標籤進行生產管理，條碼很容易列印，但是印出來的內容不能改，絕大部分都只做商品碼批次式的群體管理；而條碼必須讓光線直接正面掃描，再加上很容易沾汙磨損，限制了自動化系統的正確有效控制率。隨著消費意識提高，生產履歷變成近年最夯的推銷利器，能提供生產履歷的產品訂價硬是貴上一兩成，而消費者仍趨之若鶩，銷路順暢。
所幸科技不斷的進步，近10年來無線射頻辨識系統(RFID)技術成熟，RFID標籤具備有較大記憶體容量，較新的RFID標籤晶片都提供96位元以上的記憶體，供電子商品碼(EPC)和產品序號使用，讓產品的每一個實體都可以有各自唯一的編號，於是商品從生產、運送、銷售到售後服務，甚至於資源回收，整個商品生命週期都可以一路管理下去。
以前很多資料都是靠人工輸入，無法避免人為的疏忽，因此很多的弊端也就層出不窮，對數據的準確性也都存在著許多疑慮。雖然產品外包紙箱上都有貼條碼標籤，也用條碼機掃描讀取，但刷過條碼的產品是否都正確地放到棧板上真正運出去？沒人能保證，貨物錯放或者遺失的問題屢見不鮮。現在有RFID系統把關，從個別產品、產品外包紙箱、到棧板都用RFID標籤做管理，可以穿透紙張全面偵測，這些問題已經可以有效解決。
常用的被動式RFID通訊標準(表2)，依頻率可分為低頻、高頻和超高頻等款式，各主要功能特性隨著通訊協定和操作頻率設計差異，各有不同的應用。當然，RFID仍有其物理特性限制，許多人性面的問題仍須要搭配各種監控系統包括攝錄影機、各種溫度、濕度、壓力、可見光與不可見光、特殊氣體及放射性的感應器和其他的有線和無線電通訊系統，以建構完整的解決方案。
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依照RFID標籤和讀取器的設計，被動式的RFID標籤的讀取距離，從約幾公分到78公尺都有，在室內可以搭配無線區域網路(WLAN)、藍牙(Bluetooth)通訊或ZigBee通訊，在室外可以搭配手機通訊或全球微波存取互通介面(WiMAX)通訊，將相關物件資料上傳到系統控制中心處理。
短距M2M技術廝殺激烈
藍牙(表3)通訊屬於無線個人區域網路(WPAN)，初期希望藉以取代RS-232電纜線，可連接數個藍牙裝置。藍牙裝置在第一次連線時須花較長的時間建立連結關係，而且可同時連結的裝置個數最多七個。藍牙標準2.1版，主要應用在手機和耳機的無線語音連線、電腦周邊(如印表機、滑鼠)控制、遊戲機、GPS地圖導覽、數位相機等。
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近距離無線通訊(NFC)為短距離無線通訊技術，利用線圈電磁耦合的方式進行訊號溝通。近年來手機業者極力推展NFC，可以模擬非接觸智慧卡做身分識別、具備高頻(HF)RFID讀取器功能、可以進行電子票購買與使用、方便做電子錢包和旅遊卡使用及搭配手機功能進行各種行動商務服務。兩個NFC裝置可以在0.1秒以內建立溝通模式進行資料交換，很方便實現行動付費機制，藍牙裝置一般需要約3～6秒才能達成溝通協議進行資料交換，2010年底已有低功率藍牙晶片也可縮短開始溝通的時間在0.1秒以內。
ZigBee為ZigBee聯盟的註冊商標，是以IEEE 802.15.4標準為基礎的低功率無線通訊，提供低速率無線個人區域網路(LR-WPAN)，其目的在提供比其他WPAN簡易便宜的技術，具備電池壽命長且安全的網路功能。
ZigBee RF4CE提供優於紅外線(IR)加密雙向通訊的遙控功能，可雙向通訊的好處是，能夠知道目前產品裝置的狀態資料；另外也可以由產品裝置去呼喚遙控器發出「嗶」聲，就不會有找不到遙控器的困擾；可一對一、一對多及多對多的控制，也就是可以用單一遙控器控制多個產品裝置，或是一個產品裝置可用一個以上的遙控器控制，方便居家自動化系統、照明遙控系統、工廠感應監控系統及醫療照護系統等進行各種控制。
M2M通訊加持物聯網延伸應用觸角
物聯網(IoT)為網路與日常生活中的每個物件相互連結，只要與物件處理有關的都是其含括的範圍，包括工廠生產線管理、倉儲管理、物流中心管理、物流管理、百貨與零售管理、交通運輸與車隊管理、環境安全偵測、智慧型電力系統管理、家居照護與自動化管理、遠距醫療管理、農牧生產監控系統、行動商務、行車導航系統、觀光導覽系統及遠端遙控等服務。
利用物聯網整合各種感應裝置的範例，包括生產線和倉儲用被動式RFID射頻辨識系統做工廠產線管理、由溫度、溼度、氣體等感應裝置進行環境監控、結合主動式RFID和全球衛星定位系統，達到室內外皆做到即時確認產品位置的功能、倉儲的進貨儲位與出貨的自動管控，貨架服飾試穿與提貨率分析、產銷儲的商品調配管理、食物定溫監控與遞送管理等，生產者、顧客到消費者都可以透過網路查詢各自所需要的資訊，讓物品管理資訊透明化是物聯網最重要的功能之一。
提升節能效益
近幾年石油價格節節高升，2008年的金融海嘯雖然讓石油價格短暫地回檔，但是2011年以來油價又屢創新高，隨著利比亞的戰爭，能源危機已是揮之不去的問題，節能減碳也就變得更為重要。不論是居家用電管理、辦公室冷氣控制及工廠尖峰離峰用電調控，都可以利用溫度與光等感應器結合像ZigBee無線網路監控系統及最新的智慧型電表，可傳送訊息到使用者手機上用儀表板方式提示用電狀態，並能夠立刻調配遙控相關用電裝置的工作條件，以達到積極有效的能源管理，並可獲得較低的用電費率。
整合雲端服務
為處理各式各樣數以千計的數據資訊，以往的電腦軟體架構與思維已經無法應付，隨之而起的是所謂的雲端技術。雲端運算包括以下幾個層次的服務：基礎設施即服務(IaaS)、平台即服務(PaaS)及軟體即服務(SaaS)。雲端運算服務通常提供透過瀏覽器存取的線上商業應用，軟體和資料可儲存在資料中心。利用IaaS將各種基礎設備與資訊科技(IT)整合起來提供服務各組織單位和企業營運；PaaS提供多樣性的程式開發平台與作業系統平台，依個別應用需要，開發各種不同平台的軟體服務；而SaaS則不限名牌或大廠，讓所有可以用的軟體，包括從生活管理到企業資源規畫都能提供服務。
另一非常重要的設計模式為服務導向架構(SOA)，是一種有彈性容易應用的軟體系統設計模式，提供重複使用、模組化、具組合性與互通性，以標準相容為準，服務識別與分類、配置與交付以及監控與追蹤等。各種服務彼此耦合鬆散、介面簡約、服務透過登錄機制提供功能執行，使用與服務能有效地發現與處理。利用SOA架構，可以很容易增加新的軟體功能，而舊有的軟體系統仍可使用，可依使用上的需要彈性組合相關的功能，更容易發揮系統的執行效益。
建立即時防災機制
日本於3月11日在仙台港以東130公里的外海發生芮氏8.9級強烈地震，並引發海嘯，嚴重破壞日本東北地區的沿海房屋、工廠與道路交通；更嚴重的是福島縣第一核能發電廠的三座核反應爐先後發生爆炸，引起核輻射汙染問題；結果各國的救援物資無法運到災區，又碰到大雪，造成災民凍死餓死的現象。此外，許多重要的產品如汽車的變速箱、製作各種晶片所需的矽晶圓、液晶螢幕控制晶片接合所需的異方性導電膠電子、筆記型電腦的電池芯、印刷電路板的高階銅箔基板等材料與零組件，也因為停電和交通問題，引發眾多下游廠商搶料的問題。事後發現核能廠在地震的瞬間部分水管破裂，該電廠員工因怕被輻射汙染，未及時報告處理漏水問題，且一度打算棄守核電廠，延誤搶修，造成大量輻射外洩的環境問題，居民必須撤離災區，無法進行善後處理，使得問題更加嚴重。
物聯網有M2M的技術支援，可以全自動化進行感應器數據的收集與處理，無線網路技術與系統的進步使更多的監控與管理變成可實際自動控制，採用SOA設計更有彈性的系統，並結合雲端運算，使更多的資訊可以充分的分析處理並發揮控制功能。而維護地球環境，維持道路交通順暢，以及發揮人性群體合作的信念與責任，則是一切順利成功的最後防線。
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