課程說明: 線上學習, 考試+實習都在中央大學就可以獲得清華大學學分

申請同學需在2/23（二）17:00前完成跨校選課校內(中大)程序將申請單交給系辦公室（系辦可代為處理清大的流程)。

(1) 清華大學 “物聯網概論與應用” 2 學分課程 (課號 CS321300)

(2) 包含線上課程 (8 週) 以及物聯網感應器, 感應器網路, 以及雲端數據收集分析等等實習 ( 24 小時)

(3) 線上學習, 教室考試兩次 (中央大學資工系), 實驗室實習四天 (中央大學資工系實驗室, 4/9, 4/16, 4/24, 5/7)

(4) 免費

課程相關資訊如下:

授課教授: 清華大學黃能富教授

內容:

物聯網 (Internet of Things, IoT) 是近期非常重要也受到高度關注的議題, 主要訴求是"物物聯網"或是"萬物聯網", 就是將全球物件以及各式各樣的感應器 (sensors) 等等也連上網路, 除了資料與數據收集分析外, 也可以回饋進行各種控制, 這對於未來生活的便利性將有極大的影響. 物聯網的應用極為廣泛, 例如智慧生活 (穿戴式裝置, 智慧手環, 智慧手錶), 智慧城市 (綠能), 智慧交通 (大眾運輸, 車載通訊, 自動車), 智慧醫療 (居家照護), 智慧物流 (快遞), 智慧農業 (溫室或農場之溫溼度環境), 智慧安全 (安全保全監控系統), 智慧電網 (智慧電表與電力輸送), 智慧建築 (智能綠建築)等等. 最近熱烈討論的第五代行動通訊 (5G) 也標榜以實現物聯網物物相連的目標, 包含無線傳輸要更快, 通訊時間延遲要更短, 基地台手機通訊密度要更高, 聯網物件要更多等等.

物聯網的架構主要分為三層: 1. 感知層 (Sensors and Sensor networks), 2: 網路層 (3G/4G/5G 通訊網路), 3: 應用層 (各種應用的雲端服務). 感知層主要探討各式有線或是無線感測器 (如溫度,濕度, 光度, 陀螺儀, 三軸加速器, 心跳, 血壓, 脈搏等等) 以及如何建構感測網路 (sensor networks) 將感測器收集到的數據可以傳送出來. 感測器要做到低功耗 (電池續航力要高), 低成本, 小體積, 無線傳輸距離長等等, 是極具挑戰的任務. 網路層主要探討如何利用現有無線或是有線網路來有效的傳送收集到的數據, 例如利用現有的 3G/4G 無線傳輸技術, 或是未來的 5G 無線傳輸技術等等. 應用層主要是探討各種應用領域如何使用大數據分析的結果來回饋並控制感應器或是控制器的調節等等. 整體來說, 物聯網是一個活的生態體系, sensors 收集數據, 透過手機或是其他設備網路回傳到雲端處理中心, 經過分析後再將控制訊息回傳給控制器, 進行各種精細或是細膩的調控.

本課程將介紹 (1) 物聯網的基礎架構與創新應用. 包含物聯網基礎架構的介紹以及多種創新應用, 如智慧叉, 智慧球拍, 智慧杯, 智慧牙刷, 智慧襪, 智慧鏡, 智慧鎖等等 (2) 物聯網感知層/網路層/應用層技術. 包含感應器智能物件聯網聯盟 (IPv6 for Smart Object, IPSO), 6LowPAN 低功耗無線網路協議的特色, 以及 3G/4G/5G 網路, 物聯網多種關鍵應用等等 (3) IPv6 協議運作原理與 IPv6 最新發展趨勢. 包含 IPv6 協議的特色與物聯網的關係, 以及包含 World Ipv6 Launch, Google, Akamai, APNIC 等等全球 IPv6 流量觀測網站的分析. (4) IPv4/IPv6 轉移機制. 包含 Dual-Stack, Tunneling, Translator 等等機制. 如 DSTM, 6over4, 6to4, ISATAP, Teredo, Tunnel broker, NATPT, Reverse Proxy, NAT64, 464XLAT 等等技術. (5) 物聯網感測器平台 (Sensor Node Platforms): 如 Arduino 感應器平台設計, Raspberry PI 感應器平台, LinkIt ONE 感應器平台. 以及 ARM mbed 感應器平台與雲端數據收集平台 (6) 物聯網感測器網路 (Sensors Networks) 的路由協議 (routing protocols), 包含 DSR (Dynamic Source Routing) 無線網路路由協議, AODV (Ad hoc On-Demand Distance Vector) 隨意無線網路路由協議, RPL (IPv6 Routing Protocol for Low power and Lossy Networks) 低功耗流失網路 IPv6 路由協議, CoAP (Constrained Applicaiton Protocol) 限制性應用訊協議 (CoAP 提供標準高階 Restful API , 可以用來在資源有限的無線感測網路環境下存取感測器上的數據, 如溫度濕度等等數據), 以及 MQTT (Message Queueing Telemetry Transport) 訊息儲列遙測傳輸協議, 也是用來在資源有限的無線感測網路環境下存取感測器上的數據協議. (7) 物聯網無線傳輸技術, 包含物聯網之物與物通訊的主流無線網路技術，如 IEEE 802.15.4 Zigbee 無線傳輸技術, 物聯網專用長距離低功耗 IEEE 802.11ah 無線傳輸技術, 以及 Bluetooth 4.0 藍芽無線傳輸技術 等等 (8) 物聯網框架標準 (IoT framework), 包含物聯網的重要國際標準框架以及標準化的協議, 如 Thread, Allseen, IEEE IoT, ETSI OneM2M 等等.

另外也有搭配物聯網概論與應用實習課程, 讓您動手玩感應器, 感應器網路, 以及雲端數據收集與分析, 成為物聯網達人 !! 實習題目與內容 (參考)

• 實驗 1. 基礎硬體概念簡介 (介紹 GPIO, Timer, SPI, I2C)
• 實驗 2 開發環境連接與建置 (Arduino, Linkit ONE 平台開發環境熟悉)
• 實驗 3 GPIO+Timer/LED 操作 (Arduino GPIO 與Timer 操作, LED 控制實驗)
• 實驗 4 顏色與紅外線感測器實習 (Arduino 擷取顏色與紅外線與雷射模組，製作簡單倒車雷達)
• 實驗 5 雲端平台簡介與微軟 Azure操作 (感應器與 Azure 雲端物連網平台連結)
• 實驗 6 溫濕度感應器 (Arduino 溫溼度感應器實驗)
• 實驗 7 PM2.5 空氣品質數據感應器 (使用 Linkit ONE 平台 + PM2.5 及大氣壓力感測模組)
• 實驗 8 Xbee 無線感測網路實驗 (使用Xbee的Zigbee平台進行無線感測網路數據傳輸)

網址:http://www.sharecourse.net/sharecourse/course/view/courseInfo/734