物联网在2015年能否带来意想不到的影响

当我们展望2015年时，发现很多支援可程式逻辑业界发展的动向，最近几年仍然在发挥作用。ASIC/ASSP设计成本呈螺旋式上升，功能也越来越不确定，大量应用的机会越来越少，但是也出现了新的动态。

在这一点，可能您希望看到便是"物联网"(IoT)这三个字—这个在2014年谈论最多、捧的最高的词。人们努力让IoT投入使用而带来两个意想不到的结果，将成为业界发展趋势，我们相信，这对于FPGA是很大的机遇。

物联网带来意想不到的结果

IoT背后的概念很简单：如果一个装置是由电子电路控制的，那就把控制器挂到网际网路上。装置有了自己的IP位址后，就增添了新的能力。采用智慧型手机或者云端应用程式，它便能够报告状态、发送资料，或者接收命令。

连接到网际网路也触发了转移过程。设计人员可以使用云端软体在装置中增加功能，甚至使用巨量资料分析功能来丰富装置的性能。例如，想像一个可携式超音波装置，可将其成像仪进行调整，根据繁重的影像处理任务来指导其用户，将结果与全球以往的影像、诊断结果和输出产生的大量资料进行比较。

而设计人员也会使用这种连接方式把装置的智慧部分拿出来放到云端。如此一来，装置的成本降低了，更便于携带，也很容易更新功能。最终结果是装置就是一组具有网路介面的感测器和致动器，全部连接到网际网路来控制软体。

我们已经看到这一个过程在进行当中了。苹果公司的Siri等智慧型手机服务就是在云端执行的，而不是在手机上。在网路空间，网路功能虚拟化透过执行在资料中心伺服器上的软体取代了专用网路硬体的全部功能。看起来IoT的未来将充满了低成本的微小感测器和致动器，透过网际网路连接至更大规模的资料中心。

但是这一个简单的看法有两个很大的问题。每一个问题都会成为发展趋势。

加速资料中心

第一个问题以及第一种发展趋势是在资料中心内部，在硬体中完成的任务被转移到执行在伺服器的软体中。有时候这种转换很简单，有时候只有您把任务分解成很多个执行绪，将执行绪分配给多个伺服器时，才能实现这种转换。问题是，有时候甚至是多执行绪也不能让软体很快的执行。有时候您不得不透过硬体加速来帮助伺服器满足任务的即时要求。

根据经验表明，包括Altera参与开发的网路巨擘微软公司的Bing和百度等，非常灵活而且具有很强平行处理能力的FPGA能够提高传输量、缩短回应时间、提高能源效益，从而与伺服器CPU有效搭配作业。这一个趋势的关键点是让FPGA的程式化和除错能够在资料中心程式设计人员熟悉的语言环境中完成。例如，Altera的OpenCL工具支援程式设计人员采用高阶语言开发并除错完整的CPU与FPGA之间介面的平台。

丰富网路功能

另一个问题是目前的网际网路并不适合IoT，主要有三方面的原因。首先，网际网路边缘的Wi-Fi和乙太网路连接需要大功率介面，而且这种介面要一直保持运作。而这恰恰与所有这些微型感测器和致动器—物体(装置)所要求的相反。因此，出现了各种各样的短距离低功率消耗网路连接物体(装置)和集线器，进而连接至Wi-Fi或者乙太网路。

其次，某些装置的任务要求保证最大延迟，例如，马达控制。如果您把控制器放到网际网路的另一端，您如何保证资料封包能够按时到达每一端呢?最终，答案是新网路功能，例如，对时间敏感网路所开发的功能。但是现在，这些控制回路要求在IoT集线器中提供某些即时运算功能。

第三，骇客肯定会攻击IoT。请记住震网病毒(Stuxnet)。随着IoT的出现，应由集线器负责完成认证、加密和功能安全。总之，集线器应支援大量超低功耗的网路通讯协定，各种应用相关的即时运算负载，以及快速发展的安全任务。这种变化而且不确定的环境对于ASIC或者标准产品SoC而言是可怕的事情，但对于快速而且运算效率非常高的FPGA却是再自然不过的事了。

在共用资源下，将会在网路和资料中心投资，与最终装置投资之间摇摆不定。今天，我们看到发展态势又从智慧型手机的爆炸式发展回到了4G开发投入，建立IoT周边网路及其智慧集线器，以及资料中心的发展。这些将是出现的发展趋势，Altera都也将一会提供支援。

1月6日下午，三星CEO尹富根表示，该公司将向物联网应用开发社区投入1亿美元。

物联网的目标是让日常设备变得更加智能，并为其赋予联网功能，这已经成为CES的一大主题。

尹富根在CES的主题演讲中表示，到2017年，约有90%的三星产品将以某种方式接入物联网。为了提前做好准备，三星需要向开发者和创业公司展开大举投资，以便利用这些新型设备搜集的数据开发有价值的应用。

尹富根特意提到了一款名为EarlySense的智能应用，可以通过提早探测问题，来诊断用户可能存在的健康风险。这款产品可以了解病人的睡眠质量，并判断其睡眠状态所反映出的任何问题。

尹富根表示，他的任务就是找到那些正在开发一流产品的公司，并通过必要的措施全面发挥他们的市场潜力。“我们必须全面建立合作关系。”

他表示，应用开发必须要跨越行业的界限，并时刻牢记安全问题。

“要让物联网成为现实，不仅要依靠一家公司的努力，也不仅是一个行业的任务。”他说。

1月5日，三星电子总裁兼首席执行官尹富根在国际消费电子展(CES)上发表关于物联网无限可能的主题演讲，为三星勾勒物联网前景，号召业界更大的开放性与更广泛的合作，从而开启物联网(IoT)的无限可能。

“物联网拥有改变我们社会，经济和生活方式的潜力。”尹富根说，“作为一个产业，整合各领域资源，团结一致使物联网的未来可期是我们的责任。”

尹富根还强调物联网必须以人为本，并融入人们的生活方式，他指出，“物联网并不是关于"物"的网络，它的关注点在人。每个人都是其技术领域的中心，随着人们生活方式、习惯的变化，物联网将不断适应并作出改变。”

作为三星致力于推动物联网时代到来的努力之一，尹富根提出三星技术支持物联网的时间表。到2017年，所有三星电视将成为物联网设备，五年内所有三星硬件设备均将支持物联网，这将加速物联网设备在市场上的普及率。

他还强调开发者对于建设物联网的重要性，并宣布，三星将为其开发者社区，投资逾一亿美元。

增加物联网设备与组件

在物联网时代，传感器变得更加先进和精确，而关键零部件变得更加小巧，并高效节能。

尹富根介绍了三星先进的传感器，这些传感器精确到能够了解一个人的周边环境并提供恰当的解决方案和服务。例如，三星正在开发一种新的三维距离传感器，可以检测出最细微的动作。

公司还在研究芯片，如嵌入式堆叠封装包芯片(ePOP)和Bio-Processor，这些芯片非常高效节能，并且足够小巧，可适用于多种设备，尤其是可穿戴和移动设备。

“增加物联网生态系统设备以及使其运转的组件是实现物联网的第一步。”尹富根说，“三星已经拥有众多种类的物联网设备。去年三星发布了超过六亿六千五百万件产品，这个数目还将增加。我们已经开始发掘互联设备和日常物件隐藏的价值。”

创造开放的生态系统

除了物联网设备与组件，尹富根强调把物联网带入生活的重要性。在演讲台上，SmartThings首席执行官Alex Hawkinson与尹富根一起描绘三星对于开放基础设施的愿景。

“物联网要成功就必须是开放性的。”Hawkinson说道，“任何平台的任何设备，必须能够与其他设备相互连接相互交流。我们正努力使之得以实现，我们承诺把用户放在首位，给他们尽可能多的选择和自由。现在SmartThings的生态系统比其他任何平台兼容的设备都多。”

支持开发者社区

三星深深地认识到开发者及其贡献的价值，并且坚定地相信开发者将在实现物联网时代的进程中扮演重要角色。

“三星承诺将支持开发者社区。”尹富根说，“我们只有团结一致才能创造更好的未来。”

作为承诺的一部分，尹富根宣布三星将在投资超过一亿美元，通过加速器计划和扩展国际开发者活动，支持其开发者社区。

跨界合作

三星相信物联网将具有深远的影响，远远超过消费电子行业今日的成就，因为它会触及人们生活的方方面面，彻底改变每一个行业。为使物联网获得成功，各个行业的企业将为建立必要的基础设施而合作，开发出许多能够满足消费者的需求、为其量身定做的物联网服务。

“我深知没有哪个单个的公司或行业能够提供物联网所带来的好处。”尹富根说道，“为了建设物联网领域，我们要看到物联网在各个行业的潜力。我们只有团结一致才能改善人们的生活。”

物联网协议战难休，保持开放性最重要

所有人都预计物联网拥有广阔的应用前景和庞大的应用规模，但是目前的关键问题是这条光明的未来之路尚未打好路基。Enlighted 的 CTO Mohan 就表示，目前尚未有明确的迹象表明物联网的协议战何时消停，而 Zigbee 的前景尤其暗淡。

Enlighted 是一家开发建筑控制产品的初创企业，这家公司自行开发了自己的 802.15.4 协议(低速率无线个人局域网的物理层和媒体接入控制协议)。CTO Tanuj Mohan 是公司的联合创始人，曾在思科、Novell 和 Tropos 等网络公司工作过。他指出，物联网需要一套可工作于网络不同物理层的开放 API 和协议，在这一点上他认为物联网跟 IT 网络很像。而如果自行开发物理层，然后一路推动上至应用层的软件栈跟进是非常吃力的一件事情：

IP 和网络层应该与媒体无关。最后一公里协议有一点作用，但重要性并没有宣扬的那么大。(节点)间用什么协议对话都没关系。任何情况下都需要中介设备。

现在，Zigbee 是最具成本效率的，但是今后 WiFi 会搞定它的。网络将用 SNMP 或 CORBA 对话—每隔几年就会有新的管理协议冒出来。从某种程度上来说，这就是物联网将要发生的事情，不断发展演进，我们需要开放 API。

Mohan 批评 Zigbee 的速率只有 250kbit/s，称这种速率太慢，令建筑自动化的应用复杂化：

网络成为瓶颈谁都不想看到，而 Zigbee 就是最慢的协议之一。它在家庭市场存在一些应用，但是在商业领域没法用。Zigbee 可能可以用于某些大型建筑，但需要大量控制以及定制工程，很费钱。

比方说，如果有人用 WiFi 通信，那么 Zigbee 就行不通。这样的话不同的楼层就得采用不同的无线信道。这么复杂的解决方案是很难卖得动的。

Zigbee 并没有从网络业吸取教训。网络的部署由于需要如此多的控制以至于从未走出早期采用者阶段。灯光控制那帮家伙并不理解所需的网络安全。这是一个永远都需要跟进的协议。如果 Zigbee 是由 Aruba 和思科这样的系统公司领导的话早就可以领先了。

Mohan 还说，甚至连 6LoWPAN(可让 ZigBee 网络与 IPv6 互联)这样的新兴协议也不是理想的替代方案，因为协议包头的负荷过大：“IP 不是针对低带宽应用设计的，所以他们努力改进它，让这一协议变得更有效率，但是我们需要有人重零开始对它进行彻底的思考。这有可能出乎大家意料，需要分配新的频谱。”

Enlighted 开始时试过利用电力线、以太网及 802.15.4 等组建过建筑网络。但很快就发现电力线和以太网网络成本太高且和耗电，因此后来就把组网协议专注于无线协议 802.15.4 上。由于对带宽的需求，公司随后采用了自家的方案开发出自己的协议，在集成 Atmel 15.4 芯片的软件上进行数字信号处理。

我们处理的数据量比预计的要高了几个数量级，但结果证明 15.4 能支持的远不止 250kbit/s。因此我们重新发明了自己可伸缩的无线技术。现在我们等待着 Zigbee 或 WiFi 或 CoAP 等解决物联网的互操作性问题—无论谁最终胜出我们都会高兴。因为我们可以升级。

当然，加入物联网协议竞争的并不只有上述几个，各大软硬件产业巨头也都在虎视眈眈，积极组建联盟，建立硬件平台，争取占得先机。如 Google 收购 Nest 之后，不仅频频发力拉拢合作关系，又与三星、ARM 另起炉灶推出了新的Thread协议。ARM 更是多方下注，除了推广 Thread 以外，通过收购芬兰的 SensinodeOy 而一举获得了 6LoWPAN、CoAP、OMA LW M2M、MQTT、TLS、DTLS 等协议专利。高通则通过并购 CSR，希望利用后者的蓝牙 Mesh 技术获得物联网市场的进入门票。

道理很简单，谁决定了物联网的关键通讯协议标准，谁就占据了产业的战略高地。因此各大巨头都在积极布局，决不退让半步，这场协议大战恐怕很难很快见分晓。也许唯有相互协作、共建联盟、提高互操作性才能尽早达成统一标准。而对于小玩家来说，重要的是提高产品的开放性，千万不能把自己吊死在一棵树上。

（责任编辑：HT002）

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