物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了一個(gè)智能、無形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們可以感知、控制和設(shè)計(jì)它。擁有物聯(lián)網(wǎng)功能的產(chǎn)品使用嵌入式技術(shù)，能夠相互之間或者與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行直接或間接的通信。

　　物聯(lián)網(wǎng)(IoT)正在快速發(fā)展。我們需要知道在實(shí)現(xiàn)水平和垂直應(yīng)用平衡方面存在的挑戰(zhàn)，以及在2020年實(shí)現(xiàn)500億設(shè)備聯(lián)網(wǎng)目標(biāo)所要求的一些基礎(chǔ)。

　　從物聯(lián)網(wǎng)到數(shù)據(jù)生活，為挑戰(zhàn)和成熟物聯(lián)網(wǎng)做好準(zhǔn)備。

　　一般來講，物聯(lián)網(wǎng)就是把物接入互聯(lián)網(wǎng)，利用這種網(wǎng)絡(luò)來對(duì)這些物進(jìn)行某種有效的遠(yuǎn)程監(jiān)控或者控制。這種物聯(lián)網(wǎng)定義并不全面，它只是物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中的一部分。從根本上而言，它幾乎重新塑造了今天的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)市場(chǎng)。

　　發(fā)展到高潮階段(生活在數(shù)據(jù)之中)的物聯(lián)網(wǎng)定義如下：

　　物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)造了一個(gè)智能、無形的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，我們可以感知、控制和設(shè)計(jì)它。擁有物聯(lián)網(wǎng)功能的產(chǎn)品使用嵌入式技術(shù)，能夠相互之間或者與互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行直接或間接的通信。

　　20世紀(jì)90年代，互聯(lián)網(wǎng)開始在企業(yè)和消費(fèi)類市場(chǎng)迅猛發(fā)展，但因網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)性較差，其使用仍然受限。到21世紀(jì)初，互聯(lián)網(wǎng)接入成為許多應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)功能，而今天，它將成為許多企業(yè)、工業(yè)和消費(fèi)類產(chǎn)品的組成部分，以擁有信息訪問能力。但是，這些設(shè)備仍然是互聯(lián)網(wǎng)的初級(jí)階段，它要求更多的人機(jī)交互，并需要通過應(yīng)用程序和接口實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。無形技術(shù)在后臺(tái)工作，對(duì)我們的需求做出動(dòng)態(tài)的回應(yīng)，讓各種“物”按照我們的愿望工作。只有這時(shí)，物聯(lián)網(wǎng)真正的未來才剛剛開始實(shí)現(xiàn)。

　　截止目前，世界已經(jīng)部署了約50億臺(tái)“智能”聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。預(yù)計(jì)到2020年，將有500億臺(tái)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，屆時(shí)，我們將可以使用一個(gè)擁有萬億節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)。這些數(shù)字聽起來確實(shí)令人震驚。我們今天部署物聯(lián)網(wǎng)的基本原理，會(huì)成為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)的障礙。通過簡(jiǎn)化今天物聯(lián)網(wǎng)的連接與通信方法，便可以實(shí)現(xiàn)500億聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的目標(biāo)。

　　明天的物聯(lián)網(wǎng)

　　我預(yù)訂的酒店知道我即將入住，并知道我到達(dá)酒店的具體時(shí)間，因?yàn)槲易屘O果公司和谷歌追蹤我的位置。另外，它還知道我一路過來感覺很熱，身上出了很多汗，因?yàn)槲业闹悄苁直砝锇惭b有溫度和濕度傳感器。目前，我將要入住的酒店房間還沒有激活(燈沒開，窗簾緊閉，溫度未調(diào)節(jié))。我一到達(dá)酒店，服務(wù)生便知道是我。他幫我打開車門，車載在探測(cè)到服務(wù)生以后也會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)坐椅。我喜歡自己拿包，因此服務(wù)生領(lǐng)班也不會(huì)主動(dòng)上來詢問是否需要幫助。一旦走到酒店大堂附近，我的智能手機(jī)上的一個(gè)安全應(yīng)用程序便會(huì)啟動(dòng)。我到達(dá)電梯時(shí)，即將入住的房間便會(huì)根據(jù)智能手表傳感器所發(fā)送的信息，對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)。燈光亮度、音樂和私人場(chǎng)景都將根據(jù)我的要求設(shè)定。由于我很熱，還出了汗，因此房間還會(huì)準(zhǔn)備好熱水，以便讓我在一進(jìn)房間便可洗澡。當(dāng)我接近房間時(shí)，安全應(yīng)用程序會(huì)打開房間的門鎖。到了晚上，房間探測(cè)到關(guān)燈行為，便會(huì)把溫度調(diào)節(jié)至適合我睡眠的設(shè)置。

　　今天的物聯(lián)網(wǎng)

　　在這種場(chǎng)景下，鏈鎖酒店的所有房間都安裝有各種傳感器和致動(dòng)器。所有出租車都有各類傳感器和致動(dòng)器。我身上也穿戴著各種傳感器和致動(dòng)器，例如：手表震動(dòng)提醒等。我的智能手機(jī)是我活動(dòng)的一個(gè)網(wǎng)關(guān)，但是我無需經(jīng)常使用手機(jī)觸摸屏來指示各種聯(lián)網(wǎng)設(shè)備如何工作。未來，每天將有數(shù)百萬的人像我這樣享受生活。我們將生活在數(shù)據(jù)之中。這種物聯(lián)網(wǎng)不會(huì)馬上實(shí)現(xiàn)。只有創(chuàng)造出一個(gè)最小公分母(這個(gè)星球上所有人都一致認(rèn)可的簡(jiǎn)單通信方案)，我們才能實(shí)現(xiàn)這樣的聯(lián)網(wǎng)規(guī)模。它必須是一種與大自然界類似的數(shù)字生態(tài)。目前，技術(shù)協(xié)議和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)受限于其設(shè)計(jì)復(fù)雜度、安全、可擴(kuò)展性等等。盡管設(shè)備的復(fù)雜性不斷增加，但我們的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備卻必須越來越易于使用。模擬和數(shù)字的界線將越來越模糊。即使對(duì)這種技術(shù)幾乎一無所知，這個(gè)星球上的每一個(gè)人也都能“設(shè)計(jì)”出屬于他(她)自己的生活環(huán)境。

　　在我們把其稱作物聯(lián)網(wǎng)以前，許多制造商就已在把各種物連接至互聯(lián)網(wǎng)。20世紀(jì)90年代中期，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器開始加入嵌入式產(chǎn)品的陣營。過去15多年中，M2M制造商一直在把互聯(lián)網(wǎng)接入系統(tǒng)集成到高價(jià)值資產(chǎn)追蹤、警報(bào)系統(tǒng)和車隊(duì)管理等應(yīng)用之中。雖然M2M系統(tǒng)是基于工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，但要搭建這些系統(tǒng)仍然存在巨大的挑戰(zhàn)。然而，隨著終端節(jié)點(diǎn)中集成的處理器越來越強(qiáng)大，集成M2M系統(tǒng)正變得越來越容易。由于這些處理器支持高級(jí)操作系統(tǒng)(OS)和語言，因此這種平臺(tái)可以利用智能框架。這些系統(tǒng)常常連接至高端商業(yè)服務(wù)層，并且由網(wǎng)絡(luò)操作中心(NOC)來管理。

　　消費(fèi)者已經(jīng)讓許多物加入到互聯(lián)網(wǎng)中，例如：恒溫控制器、能量計(jì)、照明控制系統(tǒng)、音樂流與控制系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻播放盒、水池系統(tǒng)、灌溉系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)中的大多數(shù)都可以通過某個(gè)網(wǎng)站來接入訪問，這樣用戶便可以通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器或者一個(gè)智能手機(jī)應(yīng)用程序(相當(dāng)于個(gè)人網(wǎng)絡(luò)操作中心)來管理它們。

　　物聯(lián)網(wǎng)準(zhǔn)備

　　物聯(lián)網(wǎng)水平特性的最低技術(shù)層準(zhǔn)備，要求制造商們克服如下挑戰(zhàn)：

　　·網(wǎng)絡(luò)接入：沒有一種“萬用”接入標(biāo)準(zhǔn)。在物聯(lián)網(wǎng)中，會(huì)有各種有線和無線標(biāo)準(zhǔn)以及專有實(shí)現(xiàn)，用于網(wǎng)絡(luò)接入。面臨的挑戰(zhàn)是，如何使用一種世界公用的數(shù)據(jù)類別，讓各種接入標(biāo)準(zhǔn)之間相互通信。

　　·電源管理：物聯(lián)網(wǎng)中，更多設(shè)備將使用電池供電，或者利用能源采集技術(shù)，從而讓設(shè)備更加便攜和實(shí)現(xiàn)能源自給。有線供電設(shè)備需要更加高效。存在的挑戰(zhàn)是，如何更加容易地給這些設(shè)備添加電源管理功能。無線充電將結(jié)合充電管理功能。

　　·安全性：由于物聯(lián)網(wǎng)內(nèi)會(huì)有大量的數(shù)據(jù)傳輸，安全性是一個(gè)硬性規(guī)定。硬件嵌入式安全和現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)接入安全協(xié)議的使用，對(duì)于確保物聯(lián)網(wǎng)的安全性必不可少。另一個(gè)挑戰(zhàn)是，如何告知消費(fèi)者使用其設(shè)備中集成的安全功能。

　　·復(fù)雜性：制造廠商正尋求為那些從來沒有連過網(wǎng)的器件和設(shè)備增加網(wǎng)絡(luò)接入功能，讓其加入到物聯(lián)網(wǎng)中。設(shè)計(jì)和開發(fā)的簡(jiǎn)便性，對(duì)于讓更多設(shè)備聯(lián)網(wǎng)必不可少，特別是典型RF編程較為復(fù)雜時(shí)。另外，需要讓那些沒有相關(guān)技術(shù)知識(shí)的普通消費(fèi)者也能設(shè)置和使用其設(shè)備。

　　·快速發(fā)展：物聯(lián)網(wǎng)正在不斷變化和發(fā)展。每天都有更多的設(shè)備加入，而這個(gè)行業(yè)仍然處在其初期階段。我們不知道會(huì)面對(duì)什么樣的挑戰(zhàn)、設(shè)備、應(yīng)用和使用場(chǎng)景。因此，在發(fā)展的各個(gè)方面，都需要有靈活性。16MHz到1500MHz的處理器和微控制器，可以滿足各種應(yīng)用需求，從小型、能源采集無線傳感器節(jié)點(diǎn)的微控制器(MCU)到高性能、多核處理器，均可應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)。我們需要各種有線和無線接入技術(shù)，以滿足市場(chǎng)的各種需求。最后，還要求使用各種傳感器、混合信號(hào)和電源管理技術(shù)，提供物聯(lián)網(wǎng)用戶界面和能源友好性設(shè)計(jì)。

　　總結(jié)

　　物聯(lián)網(wǎng)將改變我們的生活、工作和娛樂方式。從工廠自動(dòng)化和車載網(wǎng)絡(luò)接入到穿戴式傳感器和家用電器，物聯(lián)網(wǎng)將觸及我們生活的方方面面。我們周圍的各種網(wǎng)絡(luò)不斷變化和發(fā)展著，利用它，便可以根據(jù)來自其它系統(tǒng)的周圍環(huán)境信息，“設(shè)計(jì)”我們自己的生活。有了它以后，車載之間可以相互感知，避免發(fā)生交通事故，讓我們的生活更加安全。通過它，家里的照明系統(tǒng)可以根據(jù)窗戶射進(jìn)來的陽光情況來進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓我們的生活更加環(huán)保。利用它，穿戴式傳感器會(huì)檢測(cè)心臟情況，防止心臟病發(fā)作，從而讓我們的生活更加健康。距離2020年的物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)目標(biāo)，我們還有很長的路要走。但可以確定的是，我們有一個(gè)令人憧憬的未來。