TWM542735U - 智慧型路燈 - Google Patents

Description

智慧型路燈

本創作係涉及通訊設施領域，更詳而言之，係指一種具有數據通訊功能的智慧型路燈。

長久以來，在城市的人口密集地區，由於基站的信道容量不足，經常無法滿足該地區日益增長的通信服務需求，而解決這一問題的最有效方法即為建設新的行動通訊基站。然而，隨著城市建设的快速发展，可供通訊運營商建設基站的城市公共用地日益減少，加之市民出於健康因素的考慮，而使反對基站建設的聲浪日益高漲，因此，給基站建設的選址帶來了極大的困難。

再者，傳統市政路燈通常僅用於道路照明，功能較為單一。然而，目前的市政路燈通常具備有電力引入，防雷接地，以及塔桿(滿足無線訊號的發射需具有一定的高度)等基礎設施，且路燈的分佈較為均勻，而上述這些條件又恰巧是通訊基站的必要建設基礎。因此，如何充分利用現有城市基礎建設，以克服當前基站建設存在的困難，即為本案待解決的技術課題。

鑒於上述先前技術之種種問題，本創作之主要目的在於提供一種智慧型路燈，以克服當前基站建設所存在的選址困難的問題，便於城市的整體設計及規劃。

本創作之另一目的在於提供一種智慧型路燈，以降低基站的建設成本及週期。

本創作之再一目的在於提供一種智慧型路燈，以提高城市公共設施的利用率。

為達到上述目的以及其他目的，本創作提供一種智慧型路燈，係提供與一遠端伺服器的數據傳輸，包括：一燈柱；以及內建於該燈柱的底部的一數據傳輸系統，該數據傳輸系統係包括相互連接之一數據傳輸單元，一數據交換單元，以及多個網路設備，其中，該數據傳輸單元係與該遠端伺服器之間進行數據傳輸；該數據交換單元，係分別連接該數據傳輸單元以及該多個網路設備，以為該多個網路設備與該數據傳輸單元之間提供數據的交換及傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，於該燈柱的底部係具有一基座，該數據傳輸系統係設於該基座內，該基座的內部具有一設置空間、一排液空間與一導液結構，該設置空間係位於該排液空間的上方，用於設置該數據傳輸系統，該導液結構係引導該基座內部的液體避開該設置空間並流向該排液空間，而經由該排液空間排出至該基座的外界。

較佳地，於上述智慧型路燈中，復包括一天線，該天線係設置於該燈柱的頂部，用以提供數據的交換及傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該數據傳輸單元係為電信線路回程單元(Telecom Backhual Unit)，並藉由各種類型的數位用戶線路(xDSL)、混合光纖同軸電纜(HFC)、長期演進技術(LTE)以及微波(Microwave)等方式提供該數據傳輸系統與該遠端伺服器之間進行數據傳輸。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該數據傳輸系統復包括一光纖分配單元(Fiber Distribution Unit)，係連接該數據傳輸單元，並藉由無源光纖網路(PON：Passive Optical Network)、電信級乙太網路交換機(CES：Carrier Ethernet Switch)、公眾傳輸網路(PTN：Public Transport Network)方式提供該數據傳輸系統與該遠端伺服器之間進行數據傳輸。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該網路設備復包括一無線接入單元(Wireless Access Unit)以及該數據傳輸系統復包括一無線光纖轉換單元(RF over Fiber Unit)，該無線光纖轉換單元係用於將該無線接入單元所輸出之無線訊號傳輸至該光纖分配單元，以藉由光纖電纜傳輸傳輸該無線訊號。

較佳地，於上述智慧型路燈中，於該燈柱上延伸有一燈具(light armature holder and fixture)，並於該燈具上外掛有至少一外掛設備，而該外掛設備係指IP設備(Internet Protocol based Device)及感測器(Sensor)之其中一者。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該外掛設備可選擇性地與該數據交換單元連接，以藉由該數據交換單元為該外掛設備提供數據的交換及傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該數據交換單元係為PoE(Power over Ethernet)交換單元(PoE Switch Unit)，係連接RJ45端口，俾為該外掛設備提供電力及數據傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該網路設備復包括一網關單元，該網關單元係選擇性地連接該外掛設備，俾藉由該網關單元管理該外掛設備，設定該外掛設備之配置參數，以及為該外掛設備提供數據傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該網關單元係為物聯網網關單元(IoT Gateway Unit)，具有用以連接該外掛設備之一南向接口(Southbound interface)以及用以連接該數據交換單元或LTE直接回傳之一北向接口(Northbound interface)。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該智慧型路燈係提供與一近端設備的數據傳輸，該網關單元係選擇性地連接該近端設備，俾藉由該網關單元管理該近端設備，設定該近端設備之配置參數，以及為該近端設備提供數據傳輸服務。其中，該近端設備係為鄰近於智慧型路燈本體的網關單元、IP設備及感測器之其中一者。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該網路設備復包括一無線接入單元(Wireless Access Unit)，用以提供至少一行動客戶端進行無線接入，俾為該行動客戶端提供數據的交換及傳輸服務。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該網路設備復包括一照明控制單元(Lighting Control Unit)，用以控制以及監控安裝於該智慧型路燈上之一照明設備。

較佳地，於上述智慧型路燈中，還包括一電力系統，用以提供運作所需之電力，且該數據傳輸系統還包括一電力分配單元(Power Distribution Unit)，其電性連接該電力系統，並連接一UPS單元以及一供電控制單元，其中該UPS單元，係用於提供備份電源；該供電控制單元，其於偵測該電力系統係處於供電狀態時，控制該電力系統提供該數據傳輸系統運作所需的電力，同時控制該電力系統對該UPS單元進行充電，並於偵測該電力系統處於斷電狀態時，控制該UPS單元輸出該備份電源，以提供該數據傳輸系統運作所需的電力。

較佳地，於上述智慧型路燈中，該數據傳輸系統還包括一遠程監控單元(Remote Monitoring Unit)，係用以監控該電力分配單元之供電狀態、該數據傳輸單元之數據傳輸狀態、各該網路設備的運作狀態以及各該網路設備時序的同步。

綜上所述，本創作之智慧型路燈透過將數據傳輸系統設置於燈柱的底部，即可保持原有的城市照明功能，同時又解決了通信基站選址困難的問題，提高了城市公共資源的利用率，此外，本創作亦能充分利用現有路燈所具備的電力引入，防雷接地，以及分佈均勻等基礎條件，使得基站的建設成本降低並可縮短其建設週期，且建成後的基站具有信號覆蓋均勻的優點，可提高通訊質量。

1‧‧‧智慧型路燈

11‧‧‧燈柱

12‧‧‧基座

100‧‧‧數據傳輸系統

110‧‧‧數據傳輸單元

120‧‧‧數據交換單元

121‧‧‧設置空間

122‧‧‧排液空間

123‧‧‧導液結構

124‧‧‧承載單元

130‧‧‧網路設備

131‧‧‧網關單元

132‧‧‧無線接入單元

140‧‧‧光纖分配單元

150‧‧‧無線光纖轉換單元

160‧‧‧照明控制單元

170‧‧‧電力分配單元

171‧‧‧UPS單元

172‧‧‧供電控制單元

180‧‧‧遠程監控單元

200‧‧‧遠端伺服器

300‧‧‧外掛設備

301‧‧‧近端設備

400‧‧‧行動客戶端

14‧‧‧天線

圖1係用以說明本創作之智慧型路燈的架構示意圖； 圖2A係用以說明內建於圖1所示之燈柱中的數據傳輸系統的基本架構示意圖；以及圖2B係用以說明內建於圖1所示之燈柱中的數據傳輸系統的一實施例架構示意圖。

以下內容將搭配圖式，藉由特定的具體實施例說明本創作之技術內容，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地了解本創作之其他優點與功效。本創作亦可藉由其他不同的具體實施例加以施行或應用。本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不背離本創作之精神下，進行各種修飾與變更。尤其是，於圖式中各個元件的比例關係及相對位置僅具示範性用途，並非代表本創作實施的實際狀況。

請配合參閱圖1及圖2A，其中，圖1係用以說明本創作之智慧型路燈的架構示意圖，圖2A係用以說明內建於圖1所示之燈柱中的數據傳輸系統的基本架構示意圖。如圖1所示，本創作之智慧型路燈1主要包括一燈柱11(例如為鋼管材質)，以及內建於該燈柱11的底部之一數據傳輸系統100，以藉由該數據傳輸系統100提供與一遠端伺服器200之間的數據傳輸。請配合參閱圖2A，該數據傳輸系統100主要包括相互連接之一數據傳輸單元110，一數據交換單元120，以及多個網路設備130。具體而言，該數據傳輸單元110用以與該遠端伺服器200之間進行數據傳輸，該數據交換單元120則分別連接該數據傳輸 單元110以及該多個網路設備130，以為該多個網路設備130與該數據傳輸單元110之間提供以太網數據的交換及傳輸服務。

以下將配合參閱圖1及圖2B以進一步介紹本創作之智慧型路燈1的具體實施例方式。其中，圖2B係用以說明本創作之內建於圖1所示之燈柱中的數據傳輸系統的一實施例架構示意圖。

請參閱圖1，於一具體實施例中，該燈柱11的底部係具有一基座12，該數據傳輸系統100係設於該基座12內，該基座12的內部具有一設置空間121、一排液空間122與一導液結構123，該設置空間121係位於該排液空間122的上方，並配置有一承載單元124(可例如由導軌、固定支架，以及承載板等組成)，用於將該數據傳輸系統100固定設置於其上，該導液結構123係引導該基座12內部的液體避開該設置空間121並流向該排液空間122，而經由該排液空間122排出至該基座12的外界，用以保護該數據傳輸系統100免受外界(例如水滴及塵土)的侵害。此外，該智慧型路燈1中還可設置一接地單元(如圖2B所示)，用於保護該智慧型路燈1(包括該數據傳輸系統100)免受雷暴的襲擊。上述基礎設施並不以此為限，亦可視實際需求進行調整。

該智慧型路燈1復可包括一天線14，其中，該天線14係設置於該燈柱11的頂部，用以提供數據的交換以及傳輸服務。

於本實施例中，該數據傳輸單元110係例如為一電信線路回程單元(Telecom Backhual Unit)，並藉由各種類型的數位用戶線路(xDSL)、混合光纖同軸電纜(HFC)、長期演進技術(LTE)以及微波(Microwave)等方式提供該 數據傳輸系統100與該遠端伺服器200通訊連接，俾供該二者之間進行數據傳輸。

較佳者，該數據傳輸系統100還具有一光纖分配單元(Fiber Distribution Unit)140，其可包括接續盤(splicing tray)、跳接板(Patch Panel)、光接頭對接器(Adapter)、光纖保護管(Fiber Protection Tube)等配件，用於提供該數據傳輸單元110藉由無源光纖網路(PON：Passive Optical Network)、電信級乙太網路交換機(CES：Carrier Ethernet Switch)、公眾傳輸網路(PTN：Public Transport Network)等光纖網路連接至該遠端伺服器200，俾供該數據傳輸系統100與該遠端伺服器200之間進行數據傳輸。

請繼續參閱圖1，於該燈柱11之上端延伸有一燈具13，燈具13內安裝有該智慧型路燈1之相關照明設備(未予圖示)，而於該燈具13上可外掛至少一外掛設備300，此設計係利用現有的燈具13作為固定支架，故無需為該外部網路設備300的安裝而額外添置固定設備。再者，由於照明設備需要電力供應使得以運作，故一般燈具13上均鋪設有現成的供電線路，因此，上述設計無需為該外部網路設備300額外配置專用的供電線纜，可有效降低建設成本。其中，該外掛設備300係例如為IP設備或感測器(例如監控攝像機、溫濕度感測器、空氣質量感測器、射頻訊號感測器或光電管：Photocell等)。

於本案之一實施例中，該外掛設備300係可選擇性地與該數據交換單元120連接，以藉由該數據交換單元120為該外掛設備300提供數據的交換及傳輸服務。較佳者，該數據交換單元120復具有為與之連接的該外掛設備300的運作提供所需之電力，舉例而言，該數據交換單元120可為PoE交換單元(PoE Switch Unit)，其連接RJ45端口，藉以將電力傳輸與數據傳輸進行結合，為該外掛設備300提供電力及數據傳輸服務。

如圖2B所示，該網路設備130復包括一網關單元131，於一實施例中，該外掛設備300亦可選擇性地連接該網關單元131，俾藉由該網關單元131管理該外掛設備300，設定該外掛設備300之相關配置參數，以及為該外掛設備300提供數據的傳輸服務。具體而言，該網關單元131係為一物聯網網關單元(IoT Gateway Unit)，其具有用以連接該外掛設備300之一南向接口(Southbound interface)以及用以連接該數據交換單元120或插SIM卡直接LTE回傳之一北向接口(Northbound interface)，該物聯網網關單元係具有支持該外掛設備300的軟件下載、設備重啟、設備配置及監控等管理功能。此外，該物聯網網關單元係支持該北向接口通過適配器插件以允許連接至不同類型的物聯網雲計算設備(例如OpenADR,ETSI)，該南向接口係提供以WIFI,BLE,Zigbee,Wi-Sun,LTE-M,NB-IOT,LoRa等無線連接形式或其他的有線連接形式與外界進行短距離的通訊連接。

於一實施例中，該智慧型路燈1還可提供與一近端設備301的數據傳輸，以進行功能擴展，或構成網路架構的擴展，舉例而言，該近端設備301係為鄰近於智慧型路燈1的本體而設置的IP設備及感測器之其中一者，所述感測器係例如為用於監測下水道的積水狀態是否正常的感測器。甚至，該近端設備301係為鄰近於智慧型路燈1的本體而設置的其他設備的網關單元131。該網關單元131係選擇性地連接該近端設備301，俾藉由該網關單元131管理該近端 設備301，設定該近端設備301之配置參數，以及為該近端設備301提供數據傳輸服務，而對該智慧型路燈1提供功能的擴展，或者提供網路架構的擴展。

請配合參閱圖1及圖2B，本創作之網路設備130復包括一無線接入單元(Wireless Access Unit)132，用以提供至少一行動客戶端300(例如手機、平板或筆記型電腦)進行無線接入，俾作為一功率小於5W的行動基站，為該至少一行動客戶端300提供行動數據的交換及傳輸服務，也可作為一熱點應用的無線AP，此外，該無線接入單元132還可藉由藍牙傳輸方式為該數據傳輸系統100提供相關配置及安裝服務。

於一實施例中，該數據傳輸系統100復包括一無線光纖轉換單元(RF over Fiber Unit)150，該無線光纖轉換單元150係用於將該無線接入單元132所輸出之無線訊號傳輸至該光纖分配單元140(或天線14)，以藉由光纖電纜傳輸該無線訊號，藉以降低信號在傳輸過程中的損耗。

再者，如圖2B所示，該數據傳輸系統100的網路設備130還可包括一照明控制單元(Lighting Control Unit)160，用以控制以及監控安裝於該智慧型路燈1上之一照明設備(未予圖示)，例如包括照明設備的照明等級及開關控制等操作。此外，該照明控制單元160還可經由該數據交換單元120以及該數據傳輸單元110以與遠端伺服器200進行通訊，例如藉由該遠端伺服器200控制該照明控制單元160執行各該智慧型路燈1的照明控制操作，以及可藉由該照明控制單元160監控各該智慧型路燈1的工作狀態，俾於偵測到該智慧型路燈1出現異常時，即回傳該異常偵測信息至該遠端伺服器200，以通知管理人員知曉。

此外，本創作之智慧型路燈1還可包括一電力系統(未予圖示)，用以提供包括該路燈1、該外掛設備300以及該數據傳輸系統100(然不限於此)運作所需的電力。而該數據傳輸系統100還包括有一電力分配單元(Power Distribution Unit)170(如圖2B所示)，其電性連接該電力系統，該電力分配單元170係用於將AC電源分配至與之連接的各個配件，以提供其該配件運作所需的電力。考慮到該智慧型路燈1一般僅在夜間或室外光線較暗才會開啟，也就是說，智慧型路燈1的電力系統並非持續不間斷地進行供電，因此，本創作的電力分配單元170還連接一UPS單元171以及一供電控制單元172，該UPS單元171係用於提供備份電源，然並不以此為限，而該供電控制單元172則用於偵測該電力系統的供電狀態，當偵測該電力系統係處於供電狀態時，則控制該電力系統提供該數據傳輸系統100運作所需的電力，同時控制該電力系統對該UPS單元171進行充電，並當偵測該電力系統處於斷電狀態時，則控制該UPS單元171輸出該備份電源，以提供該數據傳輸系統100運作所需的電力。

再者，本創作之數據傳輸系統100還可包括一遠程監控單元(Remote Monitoring Unit)180，用以監控該電力分配單元170之供電狀態、該數據傳輸單元110之數據傳輸狀態以及各該網路設備130的運作狀態。舉例來說，該遠程監控單元180係可透過Web或SNMP方式監控三種狀態：其一係為監控電力分配單元170及UPS單元171的供電狀態，其二為滿足服務級別協議(SLA)的需求而監控交通狀態以及為數據傳輸業務(語音、數據及視頻等)進行同步時序處理；其三則則為監控設備運作的狀態，也就是為監控數據傳輸系統100中各配件的運作提供遠程控制及維護工作。

綜上所述，本創作之智慧型路燈係透過於燈柱的底部內安裝數據傳輸系統，以使路燈除具有傳統之照明功能外，亦可作為一通信基站以傳輸行動訊號，從而解決了當前通信基站選址困難的問題，並提高城市公共資源的利用率。再者，由於傳統路燈通常具備電力引入、防雷接地、以及塔桿(其具有一定的高度，可滿足無線訊號發射的需求)等基礎配置，故在架設通信基站時，無需再建設上述基礎配置，不但可節省建設成本亦能縮短建設週期，且路燈還具有分佈均勻的特徵，故利用路燈所建設的通信基站具有信號覆蓋面廣且分佈均勻的優點，可提高通訊服務的質量。

上述實施例僅例示性說明本創作之原理及功效，而非用於限制本創作。任何熟習此項技術之人士均可在不違背本創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本創作之權利保護範圍，應如本創作申請專利範圍所列。

1‧‧‧智慧型路燈

11‧‧‧燈柱

12‧‧‧基座

121‧‧‧設置空間

122‧‧‧排液空間

123‧‧‧導液結構

124‧‧‧承載單元

13‧‧‧燈具

14‧‧‧天線

100‧‧‧數據傳輸系統

300‧‧‧外掛設備

Claims (19)

1. 一種智慧型路燈，係提供與一遠端伺服器的數據傳輸，包括： 一燈柱；以及 一數據傳輸系統，內建於該燈柱的底部，該數據傳輸系統係包括相互連接之一數據傳輸單元，一數據交換單元，以及多個網路設備，其中， 該數據傳輸單元係與該遠端伺服器之間進行數據傳輸； 該數據交換單元，係分別連接該數據傳輸單元以及該多個網路設備，以為該多個網路設備與該數據傳輸單元之間提供數據的交換及傳輸服務。
2. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，於該燈柱的底部係具有一基座，該數據傳輸系統係設於該基座內，該基座的內部具有一設置空間、一排液空間與一導液結構，該設置空間係位於該排水空間的上方，用於設置該數據傳輸系統，該導液結構係引導該基座內部的液體避開該設置空間並流向該排液空間，而經由該排液空間排出至該基座的外界。
3. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，復包括一天線，該天線係設置於該燈柱的頂部，用以提供數據的交換及傳輸服務。
4. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，該數據傳輸單元係為電信線路回程單元（Telecom Backhual Unit），並藉由各種類型的數位用戶線路（xDSL）、混合光纖同軸電纜(HFC)、長期技術演進(LTE)以及微波(Microwave)方式提供該數據傳輸系統與該遠端伺服器之間進行數據傳輸。
5. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，該數據傳輸系統復包括一光纖分配單元（Fiber Distribution Unit），係連接該數據傳輸單元，並藉由無源光纖網路（PON: Passive Optical Network）、電信級乙太網路交換機(CES: Carrier Ethernet Switch)、公眾傳輸網路（PTN: Public Transport Network）方式提供該數據傳輸系統與該遠端伺服器之間進行數據傳輸。
6. 如申請專利範圍第5項所述之智慧型路燈，其中，該網路設備復包括一無線接入單元（Wireless Access Unit）以及該數據傳輸系統復包括一無線光纖轉換單元（RF over Fiber Unit），該無線光纖轉換單元係用於將該無線接入單元所輸出之無線訊號傳輸至該光纖分配單元，以藉由光纖電纜傳輸傳輸該無線訊號。
7. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，於該燈柱上延伸有一燈具，並於該燈具上外掛有至少一外掛設備。
8. 如申請專利範圍第7項所述之智慧型路燈，其中，該外掛設備係指IP設備及感測器之其中一者。
9. 如申請專利範圍第8項所述之智慧型路燈，其中，該外掛設備可選擇性地與該數據交換單元連接，以藉由該數據交換單元為該外掛設備提供數據的交換及傳輸服務。
10. 如申請專利範圍第9項所述之智慧型路燈，其中，該數據交換單元係為PoE交換單元（PoE Switch Unit），係連接RJ45端口，俾為該外掛設備提供電力及數據傳輸服務。
11. 如申請專利範圍第7項所述之智慧型路燈，其中，該網路設備復包括一網關單元，該網關單元係選擇性地連接該外掛設備，俾藉由該網關單元管理該外掛設備，設定該外掛設備之配置參數，以及為該外掛設備提供數據傳輸服務。
12. 如申請專利範圍第11項所述之智慧型路燈，其中，該網關單元係為物聯網網關單元（IoT Gateway Unit），具有用以連接該外掛設備之一南向接口（Southbound interface）以及用以連接該數據交換單元或LTE直接回傳之一北向接口（Northbound interface）。
13. 如申請專利範圍第11項所述之智慧型路燈，其中，該智慧型路燈係提供與一近端設備的數據傳輸，該網關單元係選擇性地連接該近端設備，俾藉由該網關單元管理該近端設備，設定該近端設備之配置參數，以及為該近端設備提供數據傳輸服務。
14. 如申請專利範圍第13項所述之智慧型路燈，其中，該近端設備係為鄰近於智慧型路燈本體的網關單元、IP設備及感測器之其中一者。
15. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，該網路設備復包括一無線接入單元（Wireless Access Unit），用以提供至少一行動客戶端進行無線接入，俾為該行動客戶端提供數據的交換及傳輸服務。
16. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，其中，該網路設備復包括一照明控制單元（Lighting Control Unit），用以控制以及監控安裝於該智慧型路燈上之一照明設備。
17. 如申請專利範圍第1項所述之智慧型路燈，還包括一電力系統，用以提供運作所需之電力。
18. 如申請專利範圍第17項所述之智慧型路燈，其中，該數據傳輸系統還包括一電力分配單元（Power Distribution Unit），其電性連接該電力系統，並連接一UPS單元以及一供電控制單元，其中： 該UPS單元，用於提供備份電源； 該供電控制單元，其於偵測該電力系統係處於供電狀態時，控制該電力系統提供該數據傳輸系統運作所需的電力，同時控制該電力系統對該UPS單元進行充電，並於偵測該電力系統處於斷電狀態時，控制該UPS單元輸出該備份電源，以提供該數據傳輸系統運作所需的電力。
19. 如申請專利範圍第18項所述之智慧型路燈，其中，該數據傳輸系統還包括一遠程監控單元（Remote  Monitoring Unit），係用以監控該電力分配單元之供電狀態、該數據傳輸單元之數據傳輸狀態、各該網路設備的運作狀態以及各該網路設備時序的同步。