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什麼都掛什麼都不奇怪 智慧路燈串起城市數據節點
如果你曾注意路邊的燈桿，可能會發現，新一代的燈桿上頭不只換成LED燈泡，還會掛著許多「週邊設施」，像是智慧監視器、空氣品質感測器、微型基地台、電子看板或充電樁，簡直就是「什麼都掛、什麼都不奇怪」！愈來愈多的城市開始建置這類智慧路燈(也稱智慧燈桿)，它們不再只扮演傳統的照明功能，更是智慧城市中的重要數據節點，扮演城市中智慧物聯網的關鍵基礎建設。
智慧路燈2024年商機上看300億元
過去十多年來，隨著環保意識抬頭，加上傳統路燈不易管理與監控維修，各國政府都在積極推動將傳統水銀路燈升級成新一代智慧路燈，其中換裝LED燈頭與控制系統是標準需求，不僅可智慧調光、大幅降低耗電量，也從過去的人工控制巡檢到智慧化管理，以統一管理平台進行監測及控制，提升照明品質及維護質量。
根據市場研究機構Navigant Research預估，全球智慧路燈的安裝數量，將由2017年的630萬支，成長到2026年約7,300萬支，但以全球路燈的數量來看，全球約有3億盞路燈、全台約有220萬盞路燈，未來成長空間仍相當可觀。
另據TrendForce旗下光電研究處統計，智慧路燈市場滲透率持續拉升，預估2024年全球LED智慧路燈市場規模(僅計LED頭燈與單燈控制系統)將達10.94億美元(圖1)，2019至2024年複合成長率為8.2%；另據ABI Research預估，2018~2026年智慧路燈市場年平均複合成長率將達31%，到了2026年市場規模將成長9倍，達到17億美元。
圖1 2020~2024年全球智慧路燈市場規模預估 資料來源：TrendForce
隨著美國、中國大陸、歐洲、日本及其他亞太地區大力推動智慧路燈，且搭載的功能愈來愈多元與先進，預期將釋出大量的通訊設備、光學零件、燈具控制器、電子感測器、軟體系統等商機。
整合數據及加值服務 串連城市各個角落
智慧路燈之所以肩負愈來愈多的角色，是因為在智慧城市的架構下，必須仰賴許多感測器、物聯網及智慧裝置來蒐集與整合各種公共數據，而路燈可以說是城市中覆蓋最廣的基礎設施，因此大家就把腦筋動到它身上，不管是智慧監控攝影機、充電設備、微型基地台、微型氣象站、數位看板、緊急廣播等加值應用，都可加裝上去(圖2)。過去路燈主要是扮演城市照明的功能，但現在的智慧路燈則是透過數據及加值服務，來照亮城市的各個角落。
圖2 智慧路燈應用加值服務 資料來源：遠傳電信
舉例來說，透過IP智慧監視器的串連，搭配人工智慧的影像辨識及物體偵測追蹤功能，可提供即時影像及車流人流報告，監控交通及道路壅塞的情況，從遠端進行交通訊號與車輛分流的調配管理，人流報告則可提供人群集中的熱區分析與統計，作為商業規畫或防疫管理的參考，另外也可透過車牌監控來進行交通違規的開罰、或進行城市單雙號車牌進城管理的工具。
此外，智慧路燈也能化身環境監控站，只要加裝感測器及空氣盒子，就能協助蒐集環境狀況與空氣品質等資料，並可即時透過數位看板或手機App提供民眾參考，一旦空氣品質達到危險等級、或突有特殊氣體的濃度飆高等狀況，即可發出示警，也可搭配AI攝影機進行淹水監測、公用垃圾桶容量監控等用途，或協助判斷車禍事故、路樹電桿倒塌、道路坑洞等狀況，長期累積的環境數據也可提供相關單位分析參考。
現在許多公車站牌已經導入數位電子看板，如果智慧路燈也能結合數位互動看板，就可提供周遭環境的即時資訊，作為政府機關政令宣導的載具，像是天氣、空氣品質、交通路況、附近停車空位等，當然也很適合作為廠商廣告宣傳的資訊平台，甚至可提供附近店家的促銷訊息推播，民眾透過手機即可下載使用。
在社區安全方面，智慧路燈也可充當安防監控的好幫手，除了可透過RFID功能進行社區安防監控，也可整合緊急呼叫的對講機，遇到突發狀況時可緊急報警求助，路燈底座也能放置緊急救援包，在緊急災害發生時可讓受困民眾延長黃金救援時間；美國還有不少智慧路燈就加裝了聲音感測器，可以定位方圓5公里之內的槍聲來源，可即時通知警方，防止治安事件進一步擴大。
5G基地台共桿共箱 將成智慧路燈重要推手
儘管智慧路燈可以掛載的功能相當多，但如果要選一種殺手級應用，那就非5G微型基地台莫屬了。因為5G訊號的覆蓋範圍只有幾百公尺，加上必須支援萬物聯網的需求，布建時需要更多的微型基地台，但現在基地台的架設地點愈來愈難找，智慧路燈不僅覆蓋率高，且可支援電力及網路，就成了5G基地台「共桿共箱」的最佳選擇。
另一方面，隨著自駕車的時代即將到來，包括人、車、路之間都要能即時分享交通資訊，藉以提高交通安全與運輸效率，除了車上的各種感測器與聯網裝置外，道路設施也將扮演重要角色；密集覆蓋的智慧路燈如果搭載5G及感測器，就能協助自駕車發揮協同效應，借重5G的超大頻寬與超低延遲等優勢，提供車對道路設施(V2I)的通訊功能，加強自駕車的行車安全。
當然，如果城市中要建置電動車的充電樁，智慧路燈也是一個不錯的選項。由於停車位不足、土地資源有限、投資成本偏高，使得公共充電樁不易快速普及，如果能將現成路燈與停車位改建成充電樁，不僅節省鋪設管線的成本及工程費用，且智慧路燈還兼具5G微型基地台、視訊監控、電子看板等功能，讓車主在充電時可以更安心，同時在充電時也可一併提供更多元的服務給車主。
圖3 全球智慧路燈供應商矩陣 資料來源：Guidehouse Insights
破解四大迷思 5G跨界發現新大陸
2020年2月，隨著台灣兩個階段的5G頻譜競標作業底定，也意味著台灣將正式進入5G元年。事實上，最近兩年以來，5G就一直是科技媒體、論壇、展會、新創圈最熱門的主題之一，不管與5G的關聯性有多高，業界似乎都希望藉由5G議題的高關注度來吸引注意。不過，與其盲目地蹭5G、跟流行，不如好好思考如何善用5G，發揮真正的優勢。
5G只是比4G更快？
許多對5G一知半解的人，經常說5G就是比4G更快的新一代行動通訊技術。這句話其實只講對了一部分，總結來說，5G技術有三大特色：高頻寬、低時延、大連結。所謂的高頻寬，指的是5G傳輸速率比4G提升10~100倍，達到1Gbps以上；另外低延遲是指5G的時間延遲比4G減少10分之1以上，達到0.001秒；大連結則是指每平方公里可支援上百萬個裝置。
因此，如果拿5G跟4G相比，除了速度更快之外，很重要的差異有兩個：第一是時延更低、幾乎達到同步，這樣就能達到一些過去4G較難做到的事，例如遠端開刀，醫生不會因為影像延遲而影響用刀的精準度，自駕車也不會因為時延太長而影響車聯車(Vehicle to Vehicle, V2V)通訊，可大幅加快反應速度；第二是可同時支援的裝置更多，得以串連非常多的物聯網裝置，包括所有的家電、水表/電表、汽車、路燈、監視器、工業機台都能聯網，真正實現萬物聯網的目標。
從這個角度出發，如果業者要發展5G的相關應用，就不應該只是關注速度更快這件事，而是可以思考如何發揮更低時延、更多連結的特點，從智慧醫療、工業4.0、智慧城市、車聯網、物聯網等方向去探索創新的商業模式，如此能夠擁有跳脫現有4G網路基礎建設之下競爭格局的機會(圖1)。
圖1 5G關鍵技術及應用場景
5G的焦點還是手機？
在5G主題的成功案例或應用場景中，最常見到的大概就是球場的5G VR/AR互動體驗、明星5G直播陪伴等消費性應用，儘管這樣的畫面對民眾而言比較有感，也更容易掌握5G的技術特性，但不免讓消費者或業者有種誤解—5G還是聚焦在手機的應用。
如果回顧行動通訊技術，從2G、3G、4G一路到5G的演化歷程，人們可能有注意到，過去2G到4G幾乎都是以手機應用為主，讓消費者的溝通方式從語音、文字影像到視訊，並且實現隨時隨地高速上網的目標；但進入5G世代後，將從人與人的連結邁向萬物聯網的願景，包括人與物、物與物之間的通訊將日益緊密，焦點絕對不會只有傳統的手機及平板電腦。
以此觀察，5G在各種垂直產業的應用，將更具潛力、且有更高附加價值的切入點。舉例來說，5G在車聯網的應用就相當受到矚目，一旦具備高頻寬及低延遲的5G聯網能力，就可實現車聯車、車聯基礎設施(V2I)、車聯行人(V2P)等V2X(Vehicle to Everything)應用，不僅可快速下載圖資及掌握即時路況，車用多媒體娛樂系統也將大幅升級，並可從車聯網延伸到智慧交通和智慧城市等領域。
台灣大哥大總經理林之晨就認為，5G的發展歷程將有三個階段—2019~2020年將以影音串流、VR/AR內容及雲端遊戲等娛樂應用為主；2020~2022年開始出現緊急醫療、無人機運輸、工業安全、智慧製造等專屬網路產業應用；2022年之後則將邁向智慧城市、智慧交通、智慧電網、智慧機器人等巨量聯網應用(圖2)。
圖2 5G裝置成長圖
電信業者仍是老大？
從4G時代開始，業界就一直在討論電信業者的角色轉變，已經不能再當「笨水管」(Dumb Pipe)，而是要積極轉型，發展多元型態的內容、產品及服務，尤其是5G商業化之後，更要結合大數據、人工智慧、物聯網等技術，在消費市場以外拓展更多的應用版圖及商業模式。
儘管電信業者仍掌握核心的基礎建設及行動通訊服務，但可以預期的是，為了讓各種垂直產業的場景落地實現，電信業者勢必得擺脫過去的老大心態，尋求與不同產業進行跨界合作與業務融合，包括媒體、娛樂、公用事業、金融、醫療、交通、教育、農業等產業在內；但以公司規模及產業生態來說，電信業者如何放下身段，尊重或倚重不同業別的領域知識、通路、分潤模式，確實還需要不少磨合。
儘管5G的產業應用可能不會像一般消費市場發展那麼迅速，但電信業者已注意到相關商機，也開始吸納更多元專長的人才(圖3)。遠傳電信總經理井琪就曾表示，迎向5G新世代，遠傳將超越傳統電信商角色，轉型為數位服務提供者，組織人才不僅要擁有基礎資訊工程知識，還要具備多方面的斜槓技能，才能跟上這一波的數位轉型，例如之前派遣許多員工前往越南，協助織布廠進行智慧驗布，透過5G服務為傳統產業進行升級。
圖3 不同行動通訊技術之預估用戶分布圖
5G是神科技？
在部分業者勾勒的5G願景中，一般民眾的生活及各行各業都會帶來很大的變革，把5G描繪成一種神科技，似乎期待5G能帶來劃時代的突破；但其實光是5G技術並無法完整實現這些美好想像，必須搭配人工智慧(AI)、邊緣運算(Edge Computing)一起發力，才可能真正改變科技世界甚至人類的生活樣貌。
高通(Qualcomm)副總裁暨台灣與東南亞區總裁劉思泰就表示，5G與AI密不可分，未來終端產品將變得更加聰明與多元，且在邊緣運算的網路架構下，可以提供過去做不到的智慧應用服務，無論效能、隱私、安全都會提升，網路傳輸也會更有效率。根據高通預估，2018年具有AI功能的終端裝置只有10%，但到了2025年將會達到100%。
舉例來說，在智慧醫療應用方面，5G固然可以實現遠距醫療、居家照護等服務，例如藉由5G高速傳輸4K現場影像及零時差生理數據，並在遠端進行手術教學，但還必須搭配AI影像辨識、邊緣運算、室內精準定位等技術，才能完整實現智慧急診室、智慧開刀房的場景。
又如VR/AR的產業應用，也有賴5G與AI的整合，在深山峻嶺或其他危險地區，可透過5G無人機基地台傳輸訊號，透過AR來引導現場工作者進行危機處理；在機場、車站、球場等大型場域，如要提供VR/AR廣告或其他服務，光有大頻寬的5G網路還不夠，還需要AI電腦視覺、空間感知、室內定位導航等技術的配合，才可能創造全新的虛實整合場景體驗。