物聯(lián)網(wǎng)的現(xiàn)在和未來

據(jù) Statista 稱，物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 即將一躍成為價值萬億美元的行業(yè)。物聯(lián)網(wǎng)備受矚目，其生態(tài)環(huán)境孕育了各種超乎我們想象的新技術(shù)、產(chǎn)品和應(yīng)用。

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 作為一項并不新鮮的技術(shù)，早已融入了我們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷?，如城市基礎(chǔ)設(shè)施管理、智能照明、智能家居、雜貨店消費者分析等。除了能夠提供諸多便利外，物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)還創(chuàng)造了一些積極用例，如通過智能家庭監(jiān)控系統(tǒng)提升房主的安全感。舉個例子，我們的物聯(lián)網(wǎng)無線攝像頭為家庭和企業(yè)提供了按需監(jiān)控，另外還讓我們可以操作自動噴淋消防系統(tǒng)、泳池設(shè)備、家居照明等等。

圖1 物聯(lián)網(wǎng)的各層

1   什么是物聯(lián)網(wǎng)？

物聯(lián)網(wǎng)就是將許多不同類型的對象連接到互聯(lián)網(wǎng)，包括：

●   傳感器；

●   感應(yīng)式控制器；

●   遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)大致分為3 層。第1 層為感知和連接層，用于將物聯(lián)網(wǎng)硬件連接到執(zhí)行數(shù)據(jù)處理和存儲的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用。第2 層為平臺層，用于保護、處理、分析和存儲數(shù)據(jù)。第3層為最終用戶層，最終用戶在此使用應(yīng)用監(jiān)控并解讀數(shù)據(jù)。此外，最終用戶還可以使用應(yīng)用發(fā)送指令。

物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)可協(xié)助我們管理生活、城市基礎(chǔ)設(shè)施和公司事務(wù)，幫助我們快速有效地作出更好的決策，從而為我們的社會帶來巨大的進步。

圖2 物聯(lián)網(wǎng)的早期階段，是一個高度分散的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)

2   實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的諸多無線標(biāo)準(zhǔn)

將設(shè)備連接到物聯(lián)網(wǎng)涉及到很多無線技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。有一些是我們所熟悉的，例如Wi-Fi 和ZigBee。還有一些則不然，甚至有時還涉及個別物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商的專有技術(shù)。通常，制造商會采用通用標(biāo)準(zhǔn)，但偶爾也會根據(jù)開發(fā)的產(chǎn)品類型或希望獲取的參數(shù)采用專有技術(shù)。

如圖2 所示，物聯(lián)網(wǎng)早期階段是一個高度分散的標(biāo)準(zhǔn)生態(tài)系統(tǒng)。雖然制造商有很多選擇，但對最終用戶來說卻未必簡單。因為這些標(biāo)準(zhǔn)之間有時并不能互相有效可靠地通信，有時還可能要求用戶下載單獨的應(yīng)用進行操作。這樣一來，用戶就需要在智能手機上下載許多應(yīng)用來管理各個物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)或設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備制造商將其視為一種挑戰(zhàn)，致力于解決這一問題。于是，Matter應(yīng)運而生！

Matter致力于幫助提升互操作性，并降低消費類產(chǎn)品的復(fù)雜性。Amazon、Apple、Google 和Google等行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)企業(yè)通力合作，推出了一項新的標(biāo)準(zhǔn)，也就是Matter。如圖3 所示，Matter 減少了標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議數(shù)量，從而簡化了復(fù)雜的局面。Matter 是行業(yè)朝著正確方向邁出的一大步。

圖3 市場中的開放式物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

Matter有助于消費類物聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)生態(tài)系統(tǒng)輕松實現(xiàn)即插即用，從而簡化智能家居和智能辦公環(huán)境。它在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議之上提供一個層，其中包括一組適用于所有Matter連接設(shè)備的預(yù)定義方案。這使得 Matter 設(shè)備能夠了解它們正在與什么類型的對象進行通信，以及這些對象有什么樣的功能。Matter 使物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備或節(jié)點能夠與各種 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò) pod 輕松通信。

圖4 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施中的智能家居設(shè)備

3   智能家居的現(xiàn)狀和未來

智能家居概念已經(jīng)全面展開。許多智能家居產(chǎn)品走進市場，消費者在家中使用這類設(shè)備的數(shù)量開始日趨增加。這類設(shè)備可幫助房主遠(yuǎn)程控制家中的各個方面，例如車庫門、安保攝像頭、自動噴淋消防系統(tǒng)、恒溫器和各種家電，從而提升住房安全，有效利用能源，讓生活更加便利。

當(dāng)今的許多智能家居都是由在不同網(wǎng)絡(luò)上運行的設(shè)備和集線器臨時組合而成。例如，一部分設(shè)備可能在Zigbee上運行，另一部分則可能依托 Bluetooth^? 技術(shù)。在這種情況下，各個設(shè)備連接至其中一個集線器。然后，集線器連接至網(wǎng)關(guān)，網(wǎng)關(guān)可與兩個集線器通信。雖然這也不失為一種辦法，但這樣非常分散，不夠可靠，設(shè)置也較為復(fù)雜。

為了打造更加可靠的互聯(lián)智能家居，消費者逐漸將眼光投向了網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是Wi-Fi發(fā)展的一個重要步驟。Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)或“每個房間1 個pod”系統(tǒng)包括連接到互聯(lián)網(wǎng)的路由器，以及多個類似衛(wèi)星路由器的設(shè)備或節(jié)點。這些路由器/ 節(jié)點放置在家中各處，通過家中的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)覆蓋。如圖 4 所示，這種網(wǎng)狀網(wǎng)格系統(tǒng)可以提供完全冗余，從而實現(xiàn)可靠、高效、快速且智能的家居互聯(lián)環(huán)境。

為了提升智能家居的可靠性并實現(xiàn)實時通信，需要在網(wǎng)絡(luò)中部署更多節(jié)點，這樣可以擴展網(wǎng)絡(luò)連接并擴展信號的范圍。

（本文來源于《電子產(chǎn)品世界》雜志2023年2月期）