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目前大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)僅使用局域網(wǎng)來提供連接，但為了充分發(fā)揮其潛力，物聯(lián)網(wǎng)需要適當(dāng)?shù)膹V域網(wǎng)（WAN）技術(shù)。借助廣域網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將能不再依賴用戶手機(jī)，而在建筑物和社區(qū)范圍之外進(jìn)行工作。蜂窩技術(shù)LTE Category M1是提供廣域網(wǎng)服務(wù)的主要競爭者，它可以為低功耗物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供全國甚至全球性的連接。我們在2017年不僅看到了LTE Cat M1芯片組和調(diào)制解調(diào)器的推出，還看到了相應(yīng)的蜂窩業(yè)務(wù)本身的增長。

 

圖1：LTE Category M1蜂窩物聯(lián)網(wǎng)的射頻芯片組和調(diào)制解調(diào)器已經(jīng)開始在市場上出售。（圖片來源：uBlox）

 

 

雖然蜂窩技術(shù)為物聯(lián)網(wǎng)提供了廣域網(wǎng)替代方案，但局域網(wǎng)絡(luò)也有創(chuàng)新。為了在提供類似覆蓋范圍的同時(shí)為物聯(lián)網(wǎng)提供Wi-Fi的低功耗替代方案，藍(lán)牙發(fā)展出了網(wǎng)狀網(wǎng)技術(shù)。藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)超越了消費(fèi)類應(yīng)用，將會(huì)進(jìn)一步推動(dòng)信標(biāo)、機(jī)器人、工業(yè)自動(dòng)化、能源管理、智能城市應(yīng)用以及其它工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和先進(jìn)制造解決方案的發(fā)展。該規(guī)范本身在2017年年中推出，但實(shí)現(xiàn)它的芯片和軟件也馬上問世。

 

 

藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)的加入擴(kuò)大了樓宇自動(dòng)化無線連接的選擇范圍，這只會(huì)使設(shè)計(jì)者在其設(shè)備設(shè)計(jì)中選用哪種無線技術(shù)的困境復(fù)雜化。但也出現(xiàn)了另一種選擇：一次選幾個(gè)協(xié)議。2017年，多協(xié)議無線連接的硬件和軟件已經(jīng)成為了現(xiàn)成的選擇，這擴(kuò)大了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)可以觸及的市場機(jī)遇。

 

 

進(jìn)入現(xiàn)場的第一代物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備甚至讓最固執(zhí)的懷疑者也開始明白：物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備需要確保其自身網(wǎng)絡(luò)安全。“通過隱匿來實(shí)現(xiàn)安全（security by obscurity）”的支持者和那些認(rèn)為安全成本過高的支持者看到了很多明顯的例子，表明這些觀念需要改變。雖然安全既非一個(gè)新概念，也不是一項(xiàng)新技術(shù)，但2017年的新氣象是，整個(gè)行業(yè)在投入巨大力量解決這個(gè)問題。新的聯(lián)盟形成，硬件舉措推出，參考實(shí)現(xiàn)和指導(dǎo)方針出臺(tái)，半導(dǎo)體公司也開始在其所有面向物聯(lián)網(wǎng)的處理器中將安全功能作為標(biāo)配。最近，Arm公司在其架構(gòu)中實(shí)現(xiàn)了一個(gè)安全框架，以便將來的Arm微控制器也能夠解決安全問題。

 

 

隨著物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，對其可擴(kuò)展性的關(guān)注也隨之出現(xiàn)。預(yù)計(jì)工業(yè)設(shè)備每個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，使無線網(wǎng)絡(luò)過載，而工業(yè)控制不容許工作出現(xiàn)明顯延遲。為解決這兩個(gè)問題，出現(xiàn)了霧計(jì)算概念。霧計(jì)算的概念不是將原始的IoT數(shù)據(jù)發(fā)送到云進(jìn)行處理和響應(yīng)，而是將處理和控制回路保持在本地。當(dāng)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身無法提供所需的處理時(shí)，局域網(wǎng)中其它地方的資源就會(huì)施以援手。它們不在云端，也不在邊緣節(jié)點(diǎn)上；它們在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備周圍的“霧”中。為促進(jìn)這種方法的發(fā)展和采用，開放霧聯(lián)盟（Open Fog Consortium）這個(gè)新的行業(yè)組織搭建并發(fā)布了一個(gè)將有助于指導(dǎo)可互操作系統(tǒng)開發(fā)的參考架構(gòu)。

 

 

任何試圖快速開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品的人都會(huì)意識(shí)到，他們需要為用戶提供的不僅僅是產(chǎn)品。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)需要通信通道和云支持，通常還需要網(wǎng)絡(luò)或智能手機(jī)應(yīng)用程序。云支持不僅需要接受來自物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)，處理數(shù)據(jù)，并將結(jié)果提供給用戶，它還需要管理身份驗(yàn)證和安全以及設(shè)備配置。要做到這一點(diǎn)，就需要廣泛的專業(yè)知識(shí)，很少有開發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠駕馭這些知識(shí)。在2017年，這個(gè)問題的解決方案是物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的興起。

 

圖2：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)始于開發(fā)板，但幕后有很多軟件。（圖片來源：Arias）

 

 

與平臺(tái)的崛起并行，針對物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用優(yōu)化的SoC優(yōu)化設(shè)計(jì)在2017年引人矚目。這些器件通常包括應(yīng)用處理器以及片上集成的全面無線連接。這些專用器件使開發(fā)人員能簡單地添加傳感器和用戶界面來創(chuàng)建其設(shè)計(jì)的硬件部分，然后將其余精力集中在應(yīng)用軟件上。

 

 

隨著越來越多的設(shè)備連接起來，Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)的帶寬變得越來越擁擠。為了補(bǔ)充網(wǎng)絡(luò)能力，開發(fā)人員正在轉(zhuǎn)向互聯(lián)照明來提供替代途徑。智能燈已經(jīng)成為一種流行的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，那為什么不通過調(diào)制光線，傳輸一些網(wǎng)絡(luò)流量來擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)容量呢？這就是Li-Fi試圖去做的。該技術(shù)已經(jīng)開發(fā)了一段時(shí)間，并已達(dá)到近10GHz的下載速度?，F(xiàn)在第一款商業(yè)設(shè)備開始問世。

 

圖3：因?yàn)闊艨偸沁B接的，所以只需略施小計(jì)就可將其變成LAN數(shù)據(jù)的光信道。（圖片來源：PureLiFi）

 

 

傳感器技術(shù)在2017年持續(xù)擴(kuò)展，與健康有關(guān)的傳感器在強(qiáng)勁增長。其中一些是多功能器件，如聯(lián)發(fā)科可以監(jiān)測心臟活動(dòng)和血液化學(xué)的六合一生物傳感器。在超低功耗感測能力方面也有進(jìn)展。許多這些新型傳感器都工作在近紅外范圍，可揭示人類看不到的信息。

 

 

盡管到2017年，語音激活已不是新鮮事，但在這一年中，語音激活作為物聯(lián)網(wǎng)用戶接口收獲了巨大推動(dòng)力。早期的市場領(lǐng)導(dǎo)者之一——亞馬遜的Alexa語音服務(wù)（AVS），通過該公司的Echo產(chǎn)品線，幫助推廣了語音激活技術(shù)。過去一年，我們看到業(yè)界極力為開發(fā)商提供AVS和其它語音服務(wù)來全方位研制各種產(chǎn)品。MEMS麥克風(fēng)、音頻處理器和微控制器供應(yīng)商也推出開發(fā)套件和其它產(chǎn)品，簡化將語音激活整合進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)計(jì)的過程。即使是愛好者和心血來潮的玩家所喜愛的Raspberry Pi（樹莓派），也因?yàn)榘l(fā)布了一款兼容Alexa的音頻模塊而火了一把。因此，我們預(yù)計(jì)2018年將有很多聲控物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)入市場。希望這一年世界不會(huì)因此變得太吵了。

 

本文轉(zhuǎn)載自EDN電子技術(shù)設(shè)計(jì)。