人們似乎總是會對各種各樣的盒子感興趣，仿佛每一個盒子都充滿了神秘的色彩，在吸引我們?nèi)ゴ蜷_，即使打開潘多拉的盒子會帶來厄運！呵呵，這里只是筆者開個玩笑。不過，在日前由易維訊舉辦的“2014產(chǎn)業(yè)和技術展望媒體研討會”上，飛思卡爾亞太區(qū)微控制器業(yè)務拓展與市場經(jīng)理王維先生描繪了物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和作為一個關鍵節(jié)點的家庭網(wǎng)關的未來開發(fā)趨勢，一個可以實現(xiàn)智能家居等各種IoT應用服務的“魔盒”——“一體化盒子（one box）”，將所有盒子合而為一的時代正在開啟！
圖1. 飛思卡爾亞太區(qū)微控制器業(yè)務拓展與市場經(jīng)理王維先生在 “2014產(chǎn)業(yè)和技術展望媒體研討會”上做演講IoT絕不只是M2M
智能家居是物聯(lián)網(wǎng)（IoT）大概念下的一種應用場景。其他包括樓宇自動化、智慧城市、智能照明、智能電網(wǎng)、智能健康、工業(yè)自動化，這些領域也正無時無刻不被卷入物聯(lián)網(wǎng)的整個發(fā)展浪潮里面來。但假如目前您對物聯(lián)網(wǎng)的理解還是只局限在M2M（Machine to Machine）的互連上，那需要馬上更新下您的認識。
不同的人有著不同的物聯(lián)網(wǎng)定義，大家較為熟悉的可能是以手機或其他智能設備為中心，控制家中的家電、插座以及供暖、空調(diào)等設備并提供個性化服務的智能家居模式或者其他機器與機器通信控制的形態(tài)模式，但顯然，在飛思卡爾眼中，物聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不僅僅是M2M（機器對機器的通信）。
圖2. IoT不只是M2M。
如上圖2舉例所示，物聯(lián)網(wǎng)不只是M2M，它還可以是機器對基礎設施(Machine to Infrastructure)，例如安裝于大橋等建筑設施上監(jiān)測其狀態(tài)的傳感器反饋網(wǎng)絡等應用，也可以是機器對環(huán)境(Machine to Environment)，例如農(nóng)業(yè)應用中監(jiān)測水分、濕度、氣溫等環(huán)境狀況的網(wǎng)絡，還可以是機器對人體保健(Machine to Human)，例如可穿戴設備、生物傳感器等可以檢測人體各種生理數(shù)據(jù)的設備，這些產(chǎn)品與大數(shù)據(jù)結合在一起，將會對醫(yī)療保健產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生革命性的影響。
IoT 的典型網(wǎng)絡構架
除了將IoT的概念擴展以外，飛思卡爾還對IoT 的典型網(wǎng)絡構架做了解釋?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡服務提供商（ISP）所推崇的模型是所有的“東西”都通過WiFi的方式來互聯(lián)，通過蜂窩網(wǎng)絡的形式作為一個中心的節(jié)點。如下圖3所示。
圖3. 現(xiàn)在的網(wǎng)絡服務提供商ISP推崇的模型。
“在這個網(wǎng)絡模型中加入網(wǎng)關（盒子）的概念，就是飛思卡爾所認為的網(wǎng)絡模型。在整個系統(tǒng)中，WiFi會和低帶寬、低功耗的其他通信方式共存。除了現(xiàn)有的基礎設施蜂窩網(wǎng)絡之外，我們以后更多的會在每個家庭里面有一個網(wǎng)關（BOX）的概念，我們將其稱之為‘一體化盒子’”。王維表示。如下圖4所示。
圖4.IoT 的典型網(wǎng)絡構架。
“一體化盒子”將所有盒子合而為一
邊緣節(jié)點、網(wǎng)關、云端構成了物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的三個層次。如下圖5所示，IoT的系統(tǒng)架構模型。在這個模型中的大部分設備使用不同的技術、工具、開發(fā)環(huán)境，對網(wǎng)絡互聯(lián)安全有不同的要求和所需資源，甚至連編程語言也是不同的，這是在物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品開發(fā)里面所面臨的主要的問題與挑戰(zhàn)。
圖5.IoT的系統(tǒng)架構模型。
而其中網(wǎng)關的挑戰(zhàn)是最為巨大的，因為節(jié)點端到網(wǎng)關的連接方式多種多樣，例如在智能家居中，從節(jié)點端到網(wǎng)關(盒子)的連接方式就有藍牙、ZigBee、Wi-Fi；工業(yè)應用中可能是ISA100、無線HART、EnOcean、無線MBus、工業(yè)以太網(wǎng)等。而從網(wǎng)關到云端也有多種通信方式，蜂窩/衛(wèi)星通信、以太網(wǎng)/光纖、Weightless、802.11ah、Sub Gig以及PLM/PLC等。
王維指出：“業(yè)界普遍認為物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的主要障礙是沒有統(tǒng)一的互連標準，而我認為沒有標準的原因是‘標準’太多。如何做一個平臺讓這么多的標準共存，才是關鍵所在，未來需要將所有‘盒子’整合成一個，一個網(wǎng)關就能控制未來的智能家居。”
這個“盒子”需要與傳統(tǒng)標準共存，因為幾乎所有現(xiàn)有市場都有根深蒂固的傳統(tǒng)標準，而非新市場的演進必然有一個過渡期，在其間需要支持現(xiàn)有和未來的標準，其也需具備“協(xié)議轉換”功能，來支持各種拓撲結構，其還需要模塊化的硬件和軟件，為更新標準提供降低成本的路徑；另外其還需要提供靈活的存儲方案，卸載一些數(shù)據(jù)中心功能；還需要具備本地數(shù)據(jù)分析的功能，一些數(shù)據(jù)無需傳回云端，在本地就可以處理。
飛思卡爾一體化盒子解決方案完美結合端到端軟件和融合的網(wǎng)關設計，也稱“應用盒子（one box）”平臺，為安全的物聯(lián)網(wǎng)服務交付和管理建立一個通用開放的框架。內(nèi)置在平臺中的“盒子”（或服務網(wǎng)關）可將多個物聯(lián)網(wǎng)服務提供商的盒子融合到一個統(tǒng)一的設備中。應用盒子平臺將有助于簡化和確保家庭、公司或其他位置的最終用戶物聯(lián)網(wǎng)服務的交付，支持大量創(chuàng)新的物聯(lián)網(wǎng)服務的快速部署。
圖6.“一體化盒子”將所有盒子合而為一。
這個一體化平臺的“盒子”（智能服務網(wǎng)關）能夠在一個統(tǒng)一設備中整合來自多個IoT 服務提供商的盒子。
基于飛思卡爾Kinetis 微控制器、i.MX 應用處理器或QorIQ 通信處理器，該一體化平臺運行Oracle 的Java 軟件，并集成了ARM 的Sensinode 軟件，通過6LoWPAN、CoAP 和OMA Lightweight M2M 等基于標準的技術，安全地將大量低功耗邊緣節(jié)點設備連接起來。飛思卡爾、ARM 和Oracle 的多種技術協(xié)同工作，提供一個安全的端到端IoT 網(wǎng)關平臺，可加快并簡化多種創(chuàng)新型IoT 服務的部署。
“一體化盒子”軟硬件平臺
下圖7所示為“一體化盒子”軟硬件平臺。它基于廣泛采用的Oracle Java SE Embedded和飛思卡爾行業(yè)領先的安全和嵌入式性能的處理器，支持大量的物聯(lián)網(wǎng)傳感器和邊緣節(jié)點。并具有極大的設計靈活性，能適應不同的市場規(guī)模應用，部署Oracle Java SE Embedded并根據(jù)需求集成飛思卡爾Kinetis微控制器、i.MX應用處理器和QorIQ通信處理器。
圖7.飛思卡爾“一體化盒子”軟硬件平臺。
安全是必須得考慮的一個問題，而飛思卡爾與Oracle攜手推出的世界首個基于開放平臺的安全服務交付基礎架構將提供最佳的安全性。Java技術可用在整個系統(tǒng)，使物聯(lián)網(wǎng)各個環(huán)節(jié)統(tǒng)一化，即使是最底層、對資源要求限制最多的邊緣/傳感節(jié)點。
節(jié)點端，通過硬件抽象層技術，Java ME能夠無縫運行在飛思卡爾MQX嵌入式操作系統(tǒng)和大量的飛思卡爾微控制器上；而基于飛思卡爾芯片技術和Java SE的全新安全服務網(wǎng)關平臺，可將多個物聯(lián)網(wǎng)服務提供商的“盒子”融合到一個一體化的“盒子”中，為服務提供商創(chuàng)建了標準化的安全平臺，使他們能夠快速高效的推出具有差異化優(yōu)勢的物聯(lián)網(wǎng)服務；云端服務則基于Java EE技術。
針對IoT的全產(chǎn)品線解決方案
飛思卡爾豐富的產(chǎn)品系列覆蓋了從物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點到云端的整個鏈條，如下圖8所示，無論是業(yè)界擴展性最強、超低功耗的Kinetis微控制器系列，提供實時、高度集成的Vybrid控制器系列，提供多核可擴展性、適合多媒體和顯示應用的i.MX應用處理器系列，還是內(nèi)置Layerscape架構的QorlQ處理器系列，都將為客戶提供多樣的產(chǎn)品選擇。
圖8. Freescale IoT解決方案。
“我們可以肯定的是，在整個物聯(lián)網(wǎng)的全部架構鏈上，沒有任何一家公司的產(chǎn)品和服務會像飛思卡爾一樣貫徹始終。例如，一些可以在云端將服務做的很好的公司，卻沒有感知層的MCU產(chǎn)品。而飛思卡爾從感知層到網(wǎng)絡，再一直到應用端，從軟件到硬件覆蓋了整個物聯(lián)網(wǎng)的全部產(chǎn)業(yè)鏈。”王維最后指出。