目前大多數物聯(lián)網實現(xiàn)僅使用局域網來提供連接，但為了充分發(fā)揮其潛力，物聯(lián)網需要適當的廣域網（WAN）技術。借助廣域網，物聯(lián)網設備將能不再依賴用戶手機，而在建筑物和社區(qū)范圍之外進行工作。蜂窩技術LTE Category M1是提供廣域網服務的主要競爭者，它可以為低功耗物聯(lián)網設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芯片組和調制解調器的推出，還看到了相應的蜂窩業(yè)務本身的增長。

 

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

 

 

雖然蜂窩技術為物聯(lián)網提供了廣域網替代方案，但局域網絡也有創(chuàng)新。為了在提供類似覆蓋范圍的同時為物聯(lián)網提供Wi-Fi的低功耗替代方案，藍牙發(fā)展出了網狀網技術。藍牙網狀網超越了消費類應用，將會進一步推動信標、機器人、工業(yè)自動化、能源管理、智能城市應用以及其它工業(yè)物聯(lián)網和先進制造解決方案的發(fā)展。該規(guī)范本身在2017年年中推出，但實現(xiàn)它的芯片和軟件也馬上問世。

 

 

藍牙網狀網的加入擴大了樓宇自動化無線連接的選擇范圍，這只會使設計者在其設備設計中選用哪種無線技術的困境復雜化。但也出現(xiàn)了另一種選擇：一次選幾個協(xié)議。2017年，多協(xié)議無線連接的硬件和軟件已經成為了現(xiàn)成的選擇，這擴大了物聯(lián)網設計可以觸及的市場機遇。

 

 

進入現(xiàn)場的第一代物聯(lián)網設備甚至讓最固執(zhí)的懷疑者也開始明白：物聯(lián)網設備需要確保其自身網絡安全。“通過隱匿來實現(xiàn)安全（security by obscurity）”的支持者和那些認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。雖然安全既非一個新概念，也不是一項新技術，但2017年的新氣象是，整個行業(yè)在投入巨大力量解決這個問題。新的聯(lián)盟形成，硬件舉措推出，參考實現(xiàn)和指導方針出臺，半導體公司也開始在其所有面向物聯(lián)網的處理器中將安全功能作為標配。最近，Arm公司在其架構中實現(xiàn)了一個安全框架，以便將來的Arm微控制器也能夠解決安全問題。

 

 

隨著物聯(lián)網進入工業(yè)應用，對其可擴展性的關注也隨之出現(xiàn)。預計工業(yè)設備每個節(jié)點會產生大量數據，使無線網絡過載，而工業(yè)控制不容許工作出現(xiàn)明顯延遲。為解決這兩個問題，出現(xiàn)了霧計算概念。霧計算的概念不是將原始的IoT數據發(fā)送到云進行處理和響應，而是將處理和控制回路保持在本地。當物聯(lián)網設備本身無法提供所需的處理時，局域網中其它地方的資源就會施以援手。它們不在云端，也不在邊緣節(jié)點上；它們在物聯(lián)網設備周圍的“霧”中。為促進這種方法的發(fā)展和采用，開放霧聯(lián)盟（Open Fog Consortium）這個新的行業(yè)組織搭建并發(fā)布了一個將有助于指導可互操作系統(tǒng)開發(fā)的參考架構。

 

 

任何試圖快速開發(fā)物聯(lián)網產品的人都會意識到，他們需要為用戶提供的不僅僅是產品。物聯(lián)網系統(tǒng)需要通信通道和云支持，通常還需要網絡或智能手機應用程序。云支持不僅需要接受來自物聯(lián)網設備的數據，處理數據，并將結果提供給用戶，它還需要管理身份驗證和安全以及設備配置。要做到這一點，就需要廣泛的專業(yè)知識，很少有開發(fā)團隊能夠駕馭這些知識。在2017年，這個問題的解決方案是物聯(lián)網平臺的興起。

 

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

 

 

與平臺的崛起并行，針對物聯(lián)網應用優(yōu)化的SoC優(yōu)化設計在2017年引人矚目。這些器件通常包括應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)建其設計的硬件部分，然后將其余精力集中在應用軟件上。

 

 

隨著越來越多的設備連接起來，Wi-Fi網絡的帶寬變得越來越擁擠。為了補充網絡能力，開發(fā)人員正在轉向互聯(lián)照明來提供替代途徑。智能燈已經成為一種流行的物聯(lián)網設備，那為什么不通過調制光線，傳輸一些網絡流量來擴展網絡容量呢？這就是Li-Fi試圖去做的。該技術已經開發(fā)了一段時間，并已達到近10GHz的下載速度。現(xiàn)在第一款商業(yè)設備開始問世。

 

圖3：因為燈總是連接的，所以只需略施小計就可將其變成LAN數據的光信道。（圖片來源：PureLiFi）

 

 

傳感器技術在2017年持續(xù)擴展，與健康有關的傳感器在強勁增長。其中一些是多功能器件，如聯(lián)發(fā)科可以監(jiān)測心臟活動和血液化學的六合一生物傳感器。在超低功耗感測能力方面也有進展。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)網用戶接口收獲了巨大推動力。早期的市場領導者之一——亞馬遜的Alexa語音服務（AVS），通過該公司的Echo產品線，幫助推廣了語音激活技術。過去一年，我們看到業(yè)界極力為開發(fā)商提供AVS和其它語音服務來全方位研制各種產品。MEMS麥克風、音頻處理器和微控制器供應商也推出開發(fā)套件和其它產品，簡化將語音激活整合進物聯(lián)網設計的過程。即使是愛好者和心血來潮的玩家所喜愛的Raspberry Pi（樹莓派），也因為發(fā)布了一款兼容Alexa的音頻模塊而火了一把。因此，我們預計2018年將有很多聲控物聯(lián)網設備進入市場。希望這一年世界不會因此變得太吵了。

 

本文轉載自EDN電子技術設計。