物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 所面臨的6大挑戰(zhàn)

　　無論是智能住宅、聯(lián)網(wǎng)汽車還是智能工廠，所有智能化技術的核心都是設備間的網(wǎng)絡互聯(lián)，而這正是我們耳熟能詳?shù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/物聯(lián)網(wǎng)">物聯(lián)網(wǎng)(IoT)。

　　目前，IoT正處于關鍵的轉型期。有人預計，到2020年，將有500億個“事物”實現(xiàn)互相通信，或是通過互聯(lián)網(wǎng)進行溝通。面對如此迅速的普及和發(fā)展，我們也面臨著一些新的挑戰(zhàn)：如何才能使IoT易于使用，并且具有較高的性價比和效率呢?

　　通過與德州儀器(TI)眾多IoT專家的深入交流，他們給出了解決這些挑戰(zhàn)的關鍵，并特別強調(diào)了針對消費類、工業(yè)和汽車領域的IoT應用。

　　1. 低功耗是重中之重

　　IoT從一個利基市場(小眾市場)不斷發(fā)展成為了一個幾乎將我們生活各個方面都連接在一起的龐大網(wǎng)絡，面對如此廣泛的應用，功耗是至關重要的。在IoT領域中，許多聯(lián)網(wǎng)器件都是配備有采集數(shù)據(jù)節(jié)點的微控制器 (MCU)、傳感器、無線設備和制動器。通常情況下，這些節(jié)點將由電池供電運行，或者根本就沒有電池，而是通過能量采集來獲得電能。特別是在工業(yè)裝置中，這些節(jié)點往往被放置在很難或者無法接近的區(qū)域。這意味著，它們必須能夠在單個紐扣電池供電的情況下實現(xiàn)長達數(shù)年的運作和數(shù)據(jù)傳輸。

　　“電池的安裝、養(yǎng)護和維修不僅難度很高，同時也會帶來高昂的開銷，而在某些車間或廠房內(nèi)，這些操作甚至具有危險性，”關注無線和低功耗充電的Harsha表示?！拔覀兊哪繕司褪亲層脩粼谄骷氖褂脡勖鼉?nèi)無需更換電池?！?/p>

　　Harsha和他的團隊正在研究盡可能延長微型電池供電時間的方法：

　　太陽能——無論是室內(nèi)或是戶外光源，即使是只從光源中采集很少的能量，其影響也是巨大的。

　　溫差——通過工廠中某一物件的內(nèi)外環(huán)境溫差，也能夠?qū)崿F(xiàn)能量的采集，例如溫度高于外部空氣的高溫液體管道。

　　振動——在工業(yè)裝置中，車間內(nèi)機器所產(chǎn)生的振動也能被用于能量采集。

　　射頻 (RF)——例如通過住所內(nèi)來自Wi-Fi? 的無線電波，為支持IoT節(jié)點的電池生成一個小電荷。

　　“其目的在于將電池的使用壽命延長10%或20%。雖然消費類電子元器件更新?lián)Q代的速度似乎越來越快，但是工業(yè)應用中的IoT技術可以持續(xù)很長的時間。通過使用能量采集來延長電池使用壽命，一塊電池可以持續(xù)供電20到30年，直到所有的節(jié)點需要更換。在某些情況下，由于能量采集的使用，這些節(jié)點甚至可以實現(xiàn)無電池運行，”Harsha說道。

　　2. 感測必不可少

　　如果沒有感測，那么IoT也將不復存在。傳感器、微型器件和節(jié)點是構成整個IoT系統(tǒng)的基石，它們能夠測量一切產(chǎn)生數(shù)據(jù)同時發(fā)送給其它節(jié)點或云端的事物。無論是感測住宅的房門是否關閉還是汽車的機油是否需要更換，亦或是生產(chǎn)線上的某個設備會不會出現(xiàn)故障，傳感器采集到的都是關鍵信息。

　　“感測在需要做出決策的時候便會發(fā)揮其作用，這一過程不一定需要人工干預，”電流感測領域的Jason說道?！叭绻麄魉蛶д趥鬏斈硞€物體，傳感器能夠幫助確定這個物體是什么、重量幾何以及傳送帶是否過熱等。例如，分析電機內(nèi)的電流能夠讓人們了解電機的健康狀況，是不是出現(xiàn)了什么故障。這些都是在進行工廠控制時需要了解的內(nèi)容，而傳感器使這一切變?yōu)榭赡?。當提供實時數(shù)據(jù)時，這些重要數(shù)據(jù)的結合將影響到方方面面?！?/p>

　　由于傳感器采集了如此大量的數(shù)據(jù)，特別是在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 中更是如此，Jason認識到，傳感器軟件的創(chuàng)新與傳感器硬件的創(chuàng)新同樣重要。

　　“當獲得了如此大量的信息時，如何確定信息是不是過多，或者掌握的數(shù)據(jù)根本就是無用的呢?其中缺少的一環(huán)就是算法。一旦有了這些算法，并且在工廠內(nèi)得以充分利用，它們將改變制造業(yè)。制造業(yè)的布局，即產(chǎn)品生產(chǎn)所占用的空間，將會縮小。工廠會變得越來越小，而效率越來越高?！盝ason說道。

　　3.連通性選擇：由繁化簡至關重要

　　一旦傳感器數(shù)據(jù)被低功耗節(jié)點采集，這些數(shù)據(jù)必須被傳送到某個地方。在大多數(shù)情況下，它會被傳送至一個網(wǎng)關，這是IoT系統(tǒng)中互聯(lián)網(wǎng)與云或其它節(jié)點之間的中點。

　　目前，根據(jù)獨特的使用情況和不同的需求，可以選擇多種有線或無線的方式來連接設備。14項不同連通性標準和技術中的每一項都有其特殊的價值和用途，不過將Wi-Fi、Bluetooth?、Sub-1 GHz和以太網(wǎng)中的所有這些標準都整合起來卻是一項巨大的工程。

　　“由于產(chǎn)品的多樣性，以及需要將連通性添加到很多不同且大多數(shù)此前不具備互聯(lián)網(wǎng)連通性的產(chǎn)品中，這就需要采用復雜的技術，并使其變得更加簡單。這也是我們目前工作中很大的一部分，” IoT戰(zhàn)略市場總監(jiān)Gil說。

　　4. 管理云端連通性是關鍵

　　一旦數(shù)據(jù)通過一個網(wǎng)關，它在大多數(shù)情況下會直接進入云端;在這里，數(shù)據(jù)被分析、檢查，然后付諸實施。IoT的價值源自云端服務上運行的數(shù)據(jù)。正如連通性一樣，也有很多云端服務的選擇，這也是IoT領域內(nèi)的另外一個復雜點。

　　“云端供應商的種類繁多，數(shù)量也不盡相同，并且沒有針對云端設備連接和管理方式的標準，”Gil說?！盀榱藵M足那些使用多個云端服務的用戶需求，我們已經(jīng)開發(fā)出最大的IoT云端生態(tài)系統(tǒng)，這個系統(tǒng)擁有超過20家云端服務供應商，能夠提供集成的TI技術解決方案?！?/p>

　　Gil相信，由于云端技術已經(jīng)實現(xiàn)了良好的成本效益，IoT正以極快的步伐飛速發(fā)展。不過，為了實現(xiàn)IoT的進一步增長，在復雜度簡化方面還有很多工作要做。

　　5.安全性是廣泛采用的關鍵

　　Gil認為，整個系統(tǒng)的安全性是IoT被廣泛采用的最大障礙。隨著越來越多的設備變得“智能化”，將會出現(xiàn)更多的潛在安全性漏洞。我們的團隊正在研究構建最先進硬件安全機制的方法，與此同時，我們要將這些安全機制的大小、成本和功耗保持在較低的水平上。更為重要的是，我們在集成安全協(xié)議和安全性軟件方面投入了大量的人力物力，以使安全性的實現(xiàn)對于用戶來說盡可能的簡單。

　　“我們正在努力減少把高級安全性功能添加到IoT產(chǎn)品中時所遇到的障礙，”Gil表示。

　　6.為經(jīng)驗不足的開發(fā)人員提供更簡易的IoT解決方案

　　首先，IoT技術曾經(jīng)主要由技術公司使用。不過目前甚至在未來的一段時間里，IoT將在有著一定技術背景限制的行業(yè)中使用。

　　例如，以一個生產(chǎn)龍頭的公司為例。直到目前，由于沒有任何需求，電氣工程師也許從未在龍頭制造公司工作過。但是，如果這家公司打算生產(chǎn)接入互聯(lián)網(wǎng)的花灑，那么這家公司在人力和時間方面的投入將是巨大的。因此，IoT技術必須能夠輕松地添加到現(xiàn)有和未來的用戶產(chǎn)品中，而無需網(wǎng)絡和安全工程師參與其中。

　　“這些公司不需要像一家互聯(lián)網(wǎng)技術公司那樣，在技術學習方面做出投入，其原因在于，他們現(xiàn)在可以從諸如TI這樣的公司那獲得現(xiàn)成可用的技術，”Gil說。

　　由于我們生活中越來越多的事物正在與網(wǎng)絡建立互聯(lián)，并且隨著IoT的擴增，還有大量的工作需要去完成。對于像Gil這樣的TI員工來說，努力工作才是對所付出的時間和精力的最好回報。

　　“它是對我們未來方方面面高品質(zhì)生活的巨大展望。這包括我們的住所、汽車和高效工廠內(nèi)的用戶便利性和生活方式，而這一切將最終使我們的世界變得更加美好，”他說。