物联网：标准未统一 如何克服碎片化赢得商机？

　　根据ABI Research发布的研究报告显示，目前无线连网设备总数已超过100亿台，预计到2020年，这一数字将增加两倍，达到300亿台以上，这些无线设备将真正构建出“物物相连”的物联网(IoT)世界。与传统的互联网相比，物联网采用各个终端个体来替代主要的数据输入来源，任意设备都能够连续上传自身运作和环境感知等信息，将物理世界和现有的互联网连接在一起，并通过功能强大的云服务器进行操作和分析。

　　从半导体产业层面来看，大多数物联网设备都需要四项核心技术：即任务处理、无线连接、环境感知和机器智能化，由此，无疑也为行业内不同技术开发领域内的半导体企业提供了一个潜力无穷的发展机遇。

　　热点建设市场全面开花

　　在当前物联网建设中，智能家居、车联网、智能电网以及数字医疗保健等都是现阶段业界厂商重点开发的市场领域。

　　在智能家居市场上，目前比较热门的开发项目包括智能照明、家庭监控以及家电自动控制等应用。Marvell公司技术支持总监孟树针对这一市场分析道：“2014年，越来越多的资本投入在智能家居市场中，不仅是芯片开发，也包括上下游的各个环节，新产品陆续推出，这有助于智能家居生态系统的完善和成熟。尽管智能家居硬件市场还处于初期阶段，但这是一个蕴藏无穷创意的市场。大公司可能在产业整合和平台搭建上有一定的优势;小公司则在创意和产品上会有非常多的突破;而对于传统的家电厂商来说，基于现有的市场销售量也大有可为。”

　　作为典型的物联网应用，车联网一直被视为市场化潜力最大的领域之一，其特点是利用车身的数据和信息进行交互，以满足智能交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制等一体化服务需求。在智能电网建设方面，尤其是对用户端能源管理系统的开发中，构建智能用电服务体系是重点方向，这需要解决先进的表计、智能电器、增值服务、客户用电系统、需求侧管理等课题，实现电网与用户的双向互动，提升为用户服务的质量水平。

　　和过去相比，当前医疗电子市场对临床医疗保健产品的需求出现了一个新变化，那就是越来越多新颖的可穿戴健身追踪设备和医疗保健产品陆续面市，使得面向健康管理的应用需求成为了目前最稳定、且功能最具革命性的一个新兴市场。

　　此外，值得一提的是，近几年可穿戴电子产品的兴起成为了推动物联网市场快速发展的又一大动力。这种紧凑型无线设备(如智能手环、智能手表等)可与大多数智能手机、平板电脑和PC机上的应用程序无缝连接，并且由此连接至互联网，更为重要的是，围绕人们日常生活中的各种状态信息(如运动、体征等)，可穿戴电子设备将不同用户群的应用需求与网络世界相连接，大大促进了人们对物联网的认知与体验。

　　面对如此庞大而复杂的物联网建设体系，不同市场对产品的需求也各不相同，迫切要求产业链内各厂商能够深入研究各自的应用市场，开发出独具特色的行业整体解决方案。

　　以无线通信模块为例，村田电子贸易(上海)有限公司射频现场应用工程师/产品工程师沈炯杰介绍道，在消费电子市场，随着手机功能和结构的复杂化，留给射频和无线设计的PCB面积越来越少，对无线模块的尺寸要求越来越小，除了要提升工艺制程外，还需要选择各种极小的外围器件;针对汽车市场，最重要的一点是可靠性，汽车级认证如AEC-Q100的高低温循环、静电防护等认证测试对无线通信模块的要求非常高，需要用到特殊的汽车级材料和无线芯片;在智能家居领域，用户大多对无线应用还不是很熟悉，因此在开发此类无线模块时需重点考虑的是操作简单易上手，如将软件内嵌至无线模块中，真正做到让客户“拆封即用”。

　　低功耗性能成为关键要素

　　物联网是多个市场、技术和应用的结合体，因此，企业必需制订非常明确的计划、策略和目标市场。而对于物联网领域中的一个重要议题——低功耗性能，CEVA公司投资者关系及企业传讯副总裁Richard Kingston表示：“每台设备、每个设计都必需努力提高能效，但目前许多智能手表仍然采用用于智能手机的处理器，这些处理器需要使用比智能手表大很多的电池，这使得手表的电池寿命仅为一天或两天，非常不利于人们的日常使用，开发针对这些特定应用的、高能效的专用处理器将会带来更加成功的产品。”

　　CEVA长期专注于无线连接、环境感知和机器智能化的开发，目前可提供用于无线连接的蓝牙4.1/4.2、低功耗蓝牙和Wi-Fi 802.11a/b/g/n/ac系列产品;此外，还包括CEVA-TeakLite-4 DSP，用于任何IoT设备的always-on感知、音频及语音功能;以及CEVA-MM3101和CEVA-XM4图像和视觉处理器，可帮助带有摄像头的IoT设备实现智能功能，如智能手机、安防监控、无人机和消费电子产品等。

　　“低功耗对于那些无法获益于主电源的独立“物品”是至关重要的性能，”Nordic半导体公司产品管理总监Thomas Embla Bonnerud同样说道，“因为它们必需要保持长期供电的状态，以期最大限度地减少维护成本，或者是最好能通过太阳能、振动及采集环境热量来为其自身供电。”

　　在今年美国消费电子展会(CES)和西班牙世界移动通信大会上，Nordic半导体公司展示了最新推出的nRF51系列蓝牙智能解决方案及软件开发工具套件(SDK)。这款超低功耗系统级芯片(SoC)可使用微型电池长期工作，同时，与基于代理或专有互联网网关桥梁的其它解决方案不同，nRF51 IoT SDK完全基于开放式标准，并且把IP寻址扩展至物品，允许使用无头路由器，其紧凑的存储器占位面积也意味着这个堆栈能够在nRF51 系列SoC上运行，无需任何外部资源，让开发人员大幅减少最终产品的功率、尺寸和成本。

　　据介绍，2014年Nordic蓝牙智能芯片的销售数量已达到2013年的三倍。最近，Nordic在芬兰奥卢投资建立了一个全新的研发中心，公司的硬件工程师正专注于调整nRF51系列架构，使得芯片具备更强大的功能，同时变得更小和消耗更少功率(如使得能量收集变为可行)，而在软件方面，工程师也在努力调整蓝牙智能堆栈和其相关的管理框架，令到它们更为高效地运行，同时提供工程师实施IoT应用所必需的功能性(如IPv6蓝牙智能)。

　　同一标准克服“碎片化”

　　物联网并非简单基于传统技术和产业来建设和发展，实际上，它是一种跨界创新的大融合。要将数以十亿计的设备连接在一起，并与传统既有的、更庞大的IT系统互联，就势必要求物联网发展要克服系统“碎片化”、互操作性、安全性等各方面所带来的严峻挑战。

　　Bonnerud说道：“缺乏‘共同的基础架构’可能是物联网市场增长的最大挑战，由于缺少通用性或标准化基础，可能会导致两种情况出现：一种是最差的风险，即网络‘碎片化’;另一种则是稍好一些的妥协型的‘混合’系统，这是因为出于商业利益的考虑，使得制造商开发的解决方案不能轻易地互相共用。”

　　他还用许多通信领域中的例子证明：物联网成功的关键在于标准化。“例如，GSM是蜂窝通信的主流2G技术，并且加快了移动电话的普及;Wi-Fi则在高带宽短距无线连接方面占据主导地位;而蓝牙无线技术则主导了低功耗短距无线连接应用。互联网本身是以TCP/IP等标准技术为基础构建的，或许在IEEE802.15.4等统一规范的配合下，许多这些技术将能够为物联网应用提供支持。”

　　Kingston也强调，要解决“碎片化”难题，物联网设备用于相互连接、接入云和其它网络或进行Mesh连接的无线技术标准就必须要实现标准化。“今天，业界使用许多不同的无线连接技术标准，如蓝牙、Wi-Fi、ZigBee、PLC、Z-Wave和蜂窝通信等。如果把所采用标准的数量减少，将会提高效率并且防止物联网领域过于分散。目前CEVA集中精力为客户提供蓝牙、低功耗蓝牙和Wi-Fi技术，以及LTE cat.0技术等，我们认为这些将是未来较为普遍的应用技术。”他说。

　　英特尔(中国)有限公司物联网产品事业部中国区总经理陈伟则特别就中国市场的独特性分析道：“中国物联网发展将会遇到一些新的研究课题，例如，国内在物联网自主知识产权核心技术上的缺乏，缺少起点高、辐射广、带动性强的物联网技术公共服务平台和高效的综合管理平台;其次是信息资源共享不够，物联网成熟技术的推广应用比较困难;此外，国内物联网的信息安全技术和管理能力也仍然有待提升。”但同时他也指出，中国物联网建设正以迅猛的速度向前推进，在当前旺盛的市场需求驱动下，产业生态链日渐活跃，创新型人才储备更加丰富，尤其是云计算、大数据处理、物联网等一些相关应用领域已进入到商用阶段，技术越来越成熟，不断有创新应用出现，并且一些原创技术和商业模式已经走在全球前列。

　　据介绍，英特尔目前的物联网解决方案和产品事业部整合了智能系统事业部与英特尔旗下的风河系统公司(Wind River)，并通过和迈克菲公司(McAfee)的合作，保证系统运行的安全和可管理性。系统通过提供端到端的分析能力、开发智能设备、网关，以连接传统系统与新系统，使原本孤立的系统转为互联设备，能够在彼此之间、与云进行通信和共享数据，帮助企业从大数据中挖掘商业价值。

　　2014年Marvell专门成立了IoT的部门，其中智能家居是发展重点之一，目前，Marvell已与如小米、Broadlink及苹果等公司展了深入的合作，陆续推出了一系列智能家居产品和服务。为了解决现阶段智能家居市场无线通信标准分散的应用现况，Marvell推出了将三种主流连接方案整合在一起的物联网平台解决方案。

　　孟树介绍道：“无线标准之争愈演愈烈，Wi-Fi、蓝牙、ZigBee各自占领一部分应用领域，WiFi占领了基础设施，Zigbee充当设备间的连接手段(M2M)，而蓝牙则主要服务移动设备，为此，在Marvell开发的整体方案中包括MW300(WiFi+微控制器)、MB300(蓝牙+微控制器)和MZ100(ZigBee+微控制器)，同时还推出了EZ-Connect软件平台，该平台内含易用的软件开发工具包(SDK)和应用编程接口(API)，能够帮助开发人员挖掘SoC解决方案中内置微控制器的潜力。”