《電子技術(shù)應(yīng)用》
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物聯(lián)網(wǎng):標(biāo)準(zhǔn)未統(tǒng)一 如何克服碎片化贏得商機(jī)?

2015-07-28

  根據(jù)ABI Research發(fā)布的研究報(bào)告顯示,目前無(wú)線連網(wǎng)設(shè)備總數(shù)已超過(guò)100億臺(tái),預(yù)計(jì)到2020年,這一數(shù)字將增加兩倍,達(dá)到300億臺(tái)以上,這些無(wú)線設(shè)備將真正構(gòu)建出“物物相連”的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)世界。與傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)相比,物聯(lián)網(wǎng)采用各個(gè)終端個(gè)體來(lái)替代主要的數(shù)據(jù)輸入來(lái)源,任意設(shè)備都能夠連續(xù)上傳自身運(yùn)作和環(huán)境感知等信息,將物理世界和現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)連接在一起,并通過(guò)功能強(qiáng)大的云服務(wù)器進(jìn)行操作和分析。

  從半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)層面來(lái)看,大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都需要四項(xiàng)核心技術(shù):即任務(wù)處理、無(wú)線連接、環(huán)境感知和機(jī)器智能化,由此,無(wú)疑也為行業(yè)內(nèi)不同技術(shù)開(kāi)發(fā)領(lǐng)域內(nèi)的半導(dǎo)體企業(yè)提供了一個(gè)潛力無(wú)窮的發(fā)展機(jī)遇。

  熱點(diǎn)建設(shè)市場(chǎng)全面開(kāi)花

  在當(dāng)前物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)中,智能家居、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、智能電網(wǎng)以及數(shù)字醫(yī)療保健等都是現(xiàn)階段業(yè)界廠商重點(diǎn)開(kāi)發(fā)的市場(chǎng)領(lǐng)域。

  在智能家居市場(chǎng)上,目前比較熱門(mén)的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目包括智能照明、家庭監(jiān)控以及家電自動(dòng)控制等應(yīng)用。Marvell公司技術(shù)支持總監(jiān)孟樹(shù)針對(duì)這一市場(chǎng)分析道:“2014年,越來(lái)越多的資本投入在智能家居市場(chǎng)中,不僅是芯片開(kāi)發(fā),也包括上下游的各個(gè)環(huán)節(jié),新產(chǎn)品陸續(xù)推出,這有助于智能家居生態(tài)系統(tǒng)的完善和成熟。盡管智能家居硬件市場(chǎng)還處于初期階段,但這是一個(gè)蘊(yùn)藏?zé)o窮創(chuàng)意的市場(chǎng)。大公司可能在產(chǎn)業(yè)整合和平臺(tái)搭建上有一定的優(yōu)勢(shì);小公司則在創(chuàng)意和產(chǎn)品上會(huì)有非常多的突破;而對(duì)于傳統(tǒng)的家電廠商來(lái)說(shuō),基于現(xiàn)有的市場(chǎng)銷(xiāo)售量也大有可為?!?/p>

  作為典型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,車(chē)聯(lián)網(wǎng)一直被視為市場(chǎng)化潛力最大的領(lǐng)域之一,其特點(diǎn)是利用車(chē)身的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行交互,以滿足智能交通管理、智能動(dòng)態(tài)信息服務(wù)和車(chē)輛智能化控制等一體化服務(wù)需求。在智能電網(wǎng)建設(shè)方面,尤其是對(duì)用戶端能源管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中,構(gòu)建智能用電服務(wù)體系是重點(diǎn)方向,這需要解決先進(jìn)的表計(jì)、智能電器、增值服務(wù)、客戶用電系統(tǒng)、需求側(cè)管理等課題,實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng),提升為用戶服務(wù)的質(zhì)量水平。

  和過(guò)去相比,當(dāng)前醫(yī)療電子市場(chǎng)對(duì)臨床醫(yī)療保健產(chǎn)品的需求出現(xiàn)了一個(gè)新變化,那就是越來(lái)越多新穎的可穿戴健身追蹤設(shè)備和醫(yī)療保健產(chǎn)品陸續(xù)面市,使得面向健康管理的應(yīng)用需求成為了目前最穩(wěn)定、且功能最具革命性的一個(gè)新興市場(chǎng)。

  此外,值得一提的是,近幾年可穿戴電子產(chǎn)品的興起成為了推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)快速發(fā)展的又一大動(dòng)力。這種緊湊型無(wú)線設(shè)備(如智能手環(huán)、智能手表等)可與大多數(shù)智能手機(jī)、平板電腦和PC機(jī)上的應(yīng)用程序無(wú)縫連接,并且由此連接至互聯(lián)網(wǎng),更為重要的是,圍繞人們?nèi)粘I钪械母鞣N狀態(tài)信息(如運(yùn)動(dòng)、體征等),可穿戴電子設(shè)備將不同用戶群的應(yīng)用需求與網(wǎng)絡(luò)世界相連接,大大促進(jìn)了人們對(duì)物聯(lián)網(wǎng)的認(rèn)知與體驗(yàn)。

  面對(duì)如此龐大而復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)體系,不同市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)品的需求也各不相同,迫切要求產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)各廠商能夠深入研究各自的應(yīng)用市場(chǎng),開(kāi)發(fā)出獨(dú)具特色的行業(yè)整體解決方案。

  以無(wú)線通信模塊為例,村田電子貿(mào)易(上海)有限公司射頻現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師/產(chǎn)品工程師沈炯杰介紹道,在消費(fèi)電子市場(chǎng),隨著手機(jī)功能和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化,留給射頻和無(wú)線設(shè)計(jì)的PCB面積越來(lái)越少,對(duì)無(wú)線模塊的尺寸要求越來(lái)越小,除了要提升工藝制程外,還需要選擇各種極小的外圍器件;針對(duì)汽車(chē)市場(chǎng),最重要的一點(diǎn)是可靠性,汽車(chē)級(jí)認(rèn)證如AEC-Q100的高低溫循環(huán)、靜電防護(hù)等認(rèn)證測(cè)試對(duì)無(wú)線通信模塊的要求非常高,需要用到特殊的汽車(chē)級(jí)材料和無(wú)線芯片;在智能家居領(lǐng)域,用戶大多對(duì)無(wú)線應(yīng)用還不是很熟悉,因此在開(kāi)發(fā)此類(lèi)無(wú)線模塊時(shí)需重點(diǎn)考慮的是操作簡(jiǎn)單易上手,如將軟件內(nèi)嵌至無(wú)線模塊中,真正做到讓客戶“拆封即用”。

  低功耗性能成為關(guān)鍵要素

  物聯(lián)網(wǎng)是多個(gè)市場(chǎng)、技術(shù)和應(yīng)用的結(jié)合體,因此,企業(yè)必需制訂非常明確的計(jì)劃、策略和目標(biāo)市場(chǎng)。而對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域中的一個(gè)重要議題——低功耗性能,CEVA公司投資者關(guān)系及企業(yè)傳訊副總裁Richard Kingston表示:“每臺(tái)設(shè)備、每個(gè)設(shè)計(jì)都必需努力提高能效,但目前許多智能手表仍然采用用于智能手機(jī)的處理器,這些處理器需要使用比智能手表大很多的電池,這使得手表的電池壽命僅為一天或兩天,非常不利于人們的日常使用,開(kāi)發(fā)針對(duì)這些特定應(yīng)用的、高能效的專(zhuān)用處理器將會(huì)帶來(lái)更加成功的產(chǎn)品?!?/p>

  CEVA長(zhǎng)期專(zhuān)注于無(wú)線連接、環(huán)境感知和機(jī)器智能化的開(kāi)發(fā),目前可提供用于無(wú)線連接的藍(lán)牙4.1/4.2、低功耗藍(lán)牙和Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac系列產(chǎn)品;此外,還包括CEVA-TeakLite-4 DSP,用于任何IoT設(shè)備的always-on感知、音頻及語(yǔ)音功能;以及CEVA-MM3101和CEVA-XM4圖像和視覺(jué)處理器,可幫助帶有攝像頭的IoT設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能功能,如智能手機(jī)、安防監(jiān)控、無(wú)人機(jī)和消費(fèi)電子產(chǎn)品等。

  “低功耗對(duì)于那些無(wú)法獲益于主電源的獨(dú)立“物品”是至關(guān)重要的性能,”Nordic半導(dǎo)體公司產(chǎn)品管理總監(jiān)Thomas Embla Bonnerud同樣說(shuō)道,“因?yàn)樗鼈儽匦枰3珠L(zhǎng)期供電的狀態(tài),以期最大限度地減少維護(hù)成本,或者是最好能通過(guò)太陽(yáng)能、振動(dòng)及采集環(huán)境熱量來(lái)為其自身供電?!?/p>

  在今年美國(guó)消費(fèi)電子展會(huì)(CES)和西班牙世界移動(dòng)通信大會(huì)上,Nordic半導(dǎo)體公司展示了最新推出的nRF51系列藍(lán)牙智能解決方案及軟件開(kāi)發(fā)工具套件(SDK)。這款超低功耗系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)可使用微型電池長(zhǎng)期工作,同時(shí),與基于代理或?qū)S谢ヂ?lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)橋梁的其它解決方案不同,nRF51 IoT SDK完全基于開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn),并且把IP尋址擴(kuò)展至物品,允許使用無(wú)頭路由器,其緊湊的存儲(chǔ)器占位面積也意味著這個(gè)堆棧能夠在nRF51 系列SoC上運(yùn)行,無(wú)需任何外部資源,讓開(kāi)發(fā)人員大幅減少最終產(chǎn)品的功率、尺寸和成本。

  據(jù)介紹,2014年Nordic藍(lán)牙智能芯片的銷(xiāo)售數(shù)量已達(dá)到2013年的三倍。最近,Nordic在芬蘭奧盧投資建立了一個(gè)全新的研發(fā)中心,公司的硬件工程師正專(zhuān)注于調(diào)整nRF51系列架構(gòu),使得芯片具備更強(qiáng)大的功能,同時(shí)變得更小和消耗更少功率(如使得能量收集變?yōu)榭尚?,而在軟件方面,工程師也在努力調(diào)整藍(lán)牙智能堆棧和其相關(guān)的管理框架,令到它們更為高效地運(yùn)行,同時(shí)提供工程師實(shí)施IoT應(yīng)用所必需的功能性(如IPv6藍(lán)牙智能)。

  同一標(biāo)準(zhǔn)克服“碎片化”

  物聯(lián)網(wǎng)并非簡(jiǎn)單基于傳統(tǒng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)來(lái)建設(shè)和發(fā)展,實(shí)際上,它是一種跨界創(chuàng)新的大融合。要將數(shù)以十億計(jì)的設(shè)備連接在一起,并與傳統(tǒng)既有的、更龐大的IT系統(tǒng)互聯(lián),就勢(shì)必要求物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展要克服系統(tǒng)“碎片化”、互操作性、安全性等各方面所帶來(lái)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。

  Bonnerud說(shuō)道:“缺乏‘共同的基礎(chǔ)架構(gòu)’可能是物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)增長(zhǎng)的最大挑戰(zhàn),由于缺少通用性或標(biāo)準(zhǔn)化基礎(chǔ),可能會(huì)導(dǎo)致兩種情況出現(xiàn):一種是最差的風(fēng)險(xiǎn),即網(wǎng)絡(luò)‘碎片化’;另一種則是稍好一些的妥協(xié)型的‘混合’系統(tǒng),這是因?yàn)槌鲇谏虡I(yè)利益的考慮,使得制造商開(kāi)發(fā)的解決方案不能輕易地互相共用?!?/p>

  他還用許多通信領(lǐng)域中的例子證明:物聯(lián)網(wǎng)成功的關(guān)鍵在于標(biāo)準(zhǔn)化?!袄?,GSM是蜂窩通信的主流2G技術(shù),并且加快了移動(dòng)電話的普及;Wi-Fi則在高帶寬短距無(wú)線連接方面占據(jù)主導(dǎo)地位;而藍(lán)牙無(wú)線技術(shù)則主導(dǎo)了低功耗短距無(wú)線連接應(yīng)用?;ヂ?lián)網(wǎng)本身是以TCP/IP等標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)為基礎(chǔ)構(gòu)建的,或許在IEEE802.15.4等統(tǒng)一規(guī)范的配合下,許多這些技術(shù)將能夠?yàn)槲锫?lián)網(wǎng)應(yīng)用提供支持?!?/p>

  Kingston也強(qiáng)調(diào),要解決“碎片化”難題,物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備用于相互連接、接入云和其它網(wǎng)絡(luò)或進(jìn)行Mesh連接的無(wú)線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)就必須要實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化?!敖裉?,業(yè)界使用許多不同的無(wú)線連接技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),如藍(lán)牙、Wi-Fi、ZigBee、PLC、Z-Wave和蜂窩通信等。如果把所采用標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)量減少,將會(huì)提高效率并且防止物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域過(guò)于分散。目前CEVA集中精力為客戶提供藍(lán)牙、低功耗藍(lán)牙和Wi-Fi技術(shù),以及LTE cat.0技術(shù)等,我們認(rèn)為這些將是未來(lái)較為普遍的應(yīng)用技術(shù)?!彼f(shuō)。

  英特爾(中國(guó))有限公司物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品事業(yè)部中國(guó)區(qū)總經(jīng)理陳偉則特別就中國(guó)市場(chǎng)的獨(dú)特性分析道:“中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展將會(huì)遇到一些新的研究課題,例如,國(guó)內(nèi)在物聯(lián)網(wǎng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)核心技術(shù)上的缺乏,缺少起點(diǎn)高、輻射廣、帶動(dòng)性強(qiáng)的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)公共服務(wù)平臺(tái)和高效的綜合管理平臺(tái);其次是信息資源共享不夠,物聯(lián)網(wǎng)成熟技術(shù)的推廣應(yīng)用比較困難;此外,國(guó)內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)的信息安全技術(shù)和管理能力也仍然有待提升?!钡瑫r(shí)他也指出,中國(guó)物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)正以迅猛的速度向前推進(jìn),在當(dāng)前旺盛的市場(chǎng)需求驅(qū)動(dòng)下,產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈日漸活躍,創(chuàng)新型人才儲(chǔ)備更加豐富,尤其是云計(jì)算、大數(shù)據(jù)處理、物聯(lián)網(wǎng)等一些相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域已進(jìn)入到商用階段,技術(shù)越來(lái)越成熟,不斷有創(chuàng)新應(yīng)用出現(xiàn),并且一些原創(chuàng)技術(shù)和商業(yè)模式已經(jīng)走在全球前列。

  據(jù)介紹,英特爾目前的物聯(lián)網(wǎng)解決方案和產(chǎn)品事業(yè)部整合了智能系統(tǒng)事業(yè)部與英特爾旗下的風(fēng)河系統(tǒng)公司(Wind River),并通過(guò)和邁克菲公司(McAfee)的合作,保證系統(tǒng)運(yùn)行的安全和可管理性。系統(tǒng)通過(guò)提供端到端的分析能力、開(kāi)發(fā)智能設(shè)備、網(wǎng)關(guān),以連接傳統(tǒng)系統(tǒng)與新系統(tǒng),使原本孤立的系統(tǒng)轉(zhuǎn)為互聯(lián)設(shè)備,能夠在彼此之間、與云進(jìn)行通信和共享數(shù)據(jù),幫助企業(yè)從大數(shù)據(jù)中挖掘商業(yè)價(jià)值。

  2014年Marvell專(zhuān)門(mén)成立了IoT的部門(mén),其中智能家居是發(fā)展重點(diǎn)之一,目前,Marvell已與如小米、Broadlink及蘋(píng)果等公司展了深入的合作,陸續(xù)推出了一系列智能家居產(chǎn)品和服務(wù)。為了解決現(xiàn)階段智能家居市場(chǎng)無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)分散的應(yīng)用現(xiàn)況,Marvell推出了將三種主流連接方案整合在一起的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)解決方案。

  孟樹(shù)介紹道:“無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)之爭(zhēng)愈演愈烈,Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee各自占領(lǐng)一部分應(yīng)用領(lǐng)域,WiFi占領(lǐng)了基礎(chǔ)設(shè)施,Zigbee充當(dāng)設(shè)備間的連接手段(M2M),而藍(lán)牙則主要服務(wù)移動(dòng)設(shè)備,為此,在Marvell開(kāi)發(fā)的整體方案中包括MW300(WiFi+微控制器)、MB300(藍(lán)牙+微控制器)和MZ100(ZigBee+微控制器),同時(shí)還推出了EZ-Connect軟件平臺(tái),該平臺(tái)內(nèi)含易用的軟件開(kāi)發(fā)工具包(SDK)和應(yīng)用編程接口(API),能夠幫助開(kāi)發(fā)人員挖掘SoC解決方案中內(nèi)置微控制器的潛力?!?/p>


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