物联网设计，连接技术和智能产品组合是成功关键

物联网是一个巨大的令人兴奋的市场，2018年将有50亿个联网终端，其中包含许多垂直领域和细分市场。这个行业目前已具备很好的发展势头和行业动力。在日前的Qualcomm IoE Day 2015活动上，Qualcomm分享了这一市场的近况，以及该公司将如何塑造这个市场，帮助这一市场变得更有价值。Qualcomm的这个活动到今年已经是举办了第三届，这次，该公司分享了智能手表、无人机、联网摄像头等几款重量级的产品。

图1：Qualcomm IoE Day活动宣讲现场
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2002年是移动技术变革的时期。数字通信重新定义了电话，移动通信开始腾飞。2010年，移动技术变革性地重新定义了计算，实现在手机上做和电脑端一样的事情。在这一年，移动超越了固定带宽。而到了现在，我们要重新定义万物，除了手机和电脑，还有其他生活中能与我们互动的物体，例如相机、手表、蓝牙音箱、汽车和医疗设备等。 Qualcomm Technologies, lnc.产品管理高级副总裁Raj Talluri表示，很多人在讨论IoE发展的问题，怎么样从40亿终端增长到400亿终端？但实际上，IoE的发展并不只是关于终端数量的增长，而在于终端的多样性。比如在互联方面，我们需要高密度、高吞吐量，同时我们需要低功率和低延时；我们要高速度，同时也要高稳定性；我们需要大型、复杂的机器连接，同时也需要一些像灯泡这样的终端连接起来。这种复杂而且相互竞争的连接要求是我们真正需要解决的问题。

图2：Qualcomm Technologies, lnc.产品管理高级副总裁Raj Talluri
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那么，Qualcomm是如何在不同细分市场解决这些问题的？首先，Qualcomm拥有广泛的产品组合，它可以分为两大块：在连接技术方面，包括3G、4G LTE、Wi-Fi、GPS和室内定位等等；另外是智能产品组合，这代表应用处理器以及基于应用处理器上的技术，包括GPU、CPU、视频、音频和摄像头等。在物联网领域想要做得出色，连接技术和智能产品组合都不可或缺。

图3：Qualcomm正在投资的重要垂直行业
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图4：复杂且相互竞争的连接要求
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手表屏幕驱动对处理器的期待，连接技术与智能产品组合才能成功 举例来说，最初的健康手环上是没有显示屏的；需要连接手机，才能看到反馈。有人觉得这样不方便，因此后来推出了带LED屏的手环。但是人们又想要有更多的信息，比如想知道是否有通知，是否错过电话，是否有收到电子邮件，开车是否已经接近目的地。因此，手环摇身一变，变成了手表。 原来为手环供应芯片的芯片供应商，现在就需要一整套的产品组合来满足手环和手表的需求。当手环变成了手表，就会有显示屏；有了显示屏，消费者就会对显示屏的性能有所期待，比如屏幕的刷新率、通知推送的速度、应用切换的速度等。人们对于手表性能的期待其实来自于手机。如果我们手上佩戴的手表，它的屏幕表现比手机要差的话，人们就会立即觉得这是一个廉价的产品，不是自己所想要的。 “我们在Android智能手表领域是非常成功的。我们的客户可能最开始只想要连接技术，但很快就希望产品拥有更高性能。事实上，我们发现人们已经不满足于骁龙200处理器，他们希望直接使用骁龙400产品，因为即使是一个非常小的显示屏，也需要这样的处理器才能实现优秀的性能表现。”Raj表示，“我们也很高兴地说我们是Android Wear设计排名第一的供应商。这就说明了我们需要连接技术组合与智能产品组合，才能在这个市场中取得成功。”

图5：Qualcomm骁龙400处理器针对可穿戴设备进行了优化和增强
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在会场外Qualcomm的展台上，笔者注意到几款基于Qualcomm方案的智能手表设计非常精致，包括LG G Watch、G Watch R和Watch Urbane，以及三星Gear S。这几款产品的一个共同点是均采用骁龙400处理器。尤其是三星Gear S这款产品使用起来触控流畅、屏幕更大，并且支持电话功能（带电话卡槽）。这款产品的Wi-Fi解决方案也是由Qualcomm创锐讯提供。

图6：三星Gear S手表触控流畅、屏幕大，并且支持电话功能
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【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 无人机平台融合7块PCB，将造价降至300美元 “有人曾经问我，无人机市场到底有多大？我半开玩笑地回答说，无人机拥有与自拍杆相类似的市场大小。”Raj指出，“从一定角度看，无人机跟自拍杆一样，可以从多个不同角度拍照或拍摄视频。我们需要做的，是把无人机设计得跟自拍杆那样容易使用。这其中蕴含着大量机遇和挑战。” “我们希望可以将复杂的无人机做得更加简单，让小孩子都可以轻松使用。”Raj说。最近，Qualcomm推出了Snapdragon Flight参考平台，支持客户轻松打造他们自己的无人机。Raj表示，当前无人机市场的很多厂商都想打造出一千美元价格层级的无人机，这些无人机支持4K视频捕捉，可以在空中飞行和遥控，能够拍摄出高质量的照片，还有一定的电池续航时间。问题在于，打造这一类无人机需要大量的技术支持，比如说飞行控制、电子速度控制、框架控制软件技术、目标追踪技术等。这正是无人机目前价格高昂的原因所在。

图7：Qualcomm Snapdragon Flight无人机参考平台支持4K拍照，支持客户轻松打造自己的无人机
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传统无人机包含大量零部件，如射频PCB、主PCB、视频传输PCB、GPS接收器PCB、摄像头PCB、Wi-Fi PCB和飞行控制PCB等。所有这些组件的总面积达到了189平方厘米。这意味着无人机必须做得更大，搭载更大型的电池，重量自然就更重了。 Qualcomm Snapdragon Flight参考平台可以将这些所有的部件高度集成于一块面积仅为23.2平方厘米的参考板上。有了这块参考板，厂商可以将千元层级无人机的造价降到300多美元左右。

图8：Snapdragon Flight无人机平台融合了7个独立PCB，大幅缩减电路板尺寸
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这是怎么做到的呢？Raj透露说，在Snapdragon Flight参考板中集成了高性能 CPU、高性能GPU、DSP引擎、Wi-Fi连接、调制解调器和GPS功能等。无人机可以利用骁龙处理器的性能完成大量计算任务，在单一终端中实现不同部件的不同功能，比如可以在DSP上实现飞行控制，可以在使用4K摄像头的同时完成视频的传输与压缩，还可以使用内置的Wi-Fi连接和GPS定位。 骁龙平台针对可穿戴进行了优化和增强，对其功耗和端到端传感器进行了优化，并且增强了它的功能和性能。“我们有一个非常完整的参考设计，支持客户快速完成产品开发并在最短的时间内将产品推向市场。骁龙平台还可以支持可穿戴的Wi-Fi、蓝牙和LTE连接功能，这样用户在外出跑步时就不必携带手机了，直接使用可穿戴设备就行。”Raj表示。 谈到无人机，我们看到现在有很多厂商都想进入到无人机这一新兴市场，但却苦于无人机设计颇具难度。Qualcomm Snapdragon Flight参考板集成了7个独立PCB，除了大幅缩减了电路板尺寸和降低成本外，还能带来高集成度/高可靠性、设计简化和更轻便/续航能力更久等优势。可以说，这款解决方案为希望进入无人机市场的厂商提供了全新的选择。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 智慧城市需要三管齐下 然后是智慧城市。智慧城市的范围十分广泛，它主要指的是为城市提供智能、自动化和更多便捷。智慧城市可以体现在许多不同的应用领域，包括智慧能源、工业自动化、安保、资产追踪、零售网点和交通等。我们每天都会与大量基础设施打交道，我们需要把它变得更加智能，从而让它发挥更大的作用、帮助我们更好地完成工作，并且减少我们在上面花费的时间和资源。 “打造智慧城市需要三管齐下。”Raj表示。第一是再利用。我们在城市中已经建设了大量基础设施，比如说移动宽带网络和智能手机。我们不必再建造新的网络，而是要对现有网络进行再利用，毕竟原有的基础设施已经花费了大量时间和人力物力。现在的网络主要用于个人通信，如电话、短信和邮件服务，未来我们可让这些基础设施更加智能。 第二是再设想。举个例子，现在全球各地都有很多后台IT系统，它们的用途各不相同；比如说每个公司都有自己的IT架构，微软、亚马逊等公司会有自己的网站服务，一些安保公司也拥有自己后台IT服务，还有网络公司各有自己的服务。我们可以思考如何让这些后台的服务拥有更多的功能。 第三是从单一用途到多用途的转变。比如说城市中的大量路灯，或者是现有的Wi-Fi热点和LTE网络，如果我们能将其单一用途转变为多用途，这些基础设施就能变得更加有用。 “当然，我们也面临着许多技术挑战。比如说技术的选择，可能在Wi-Fi、LTE和其他技术之中选择应用一种技术。”Raj指出，“还有投资成本和运营成本的挑战，因为智慧城市投资回报是非常长期的。还有大规模部署的挑战，要让智慧城市技术推广在整个城市。还有互操作性的挑战，让基础设施、安保、监控、智能计费等设备间拥有良好的互操作性。此外智慧城市建设还面临着数据管理整合和支持服务的实用性等挑战。”

图9：智慧城市面临的技术挑战
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“好消息是，在很多城市中我们可以看到这些挑战得到了很好解决。我从纽约以及其他城市的政策制定者和管理者中了解到，他们正在解决这些挑战，甚至已经有了初步成果。其中一个很好的例子是智能街道照明，他们通过高性能的LTE连接功能赋予单一功能的街灯更多样、更智能的用途，这些智能技术让电灯变得更有意思。”Raj谈道，“比如说高速路上的路灯，通过为路灯安装智能监测器，他们可以监测到在一段时间内路上根本没有行车，这些路灯通过连接技术通知系统关闭照明，当它们监测到前方一两公里有来车时会通知系统恢复照明。这种技术可以有效节省电力，因为总有一些时段是没有行人或车辆使用道路的，这时大量路灯都被闲置了。”

图10：智能街道照明——通过高性能LTE连接功能赋予单一功能的街灯更多样、更智能的用途
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另一个例子是将连接技术与智能停车计费表相结合。很多生活在大城市的人都会为找到可用停车位而烦恼，联网的智能咪表可以帮助车主找到距离最近的可用停车位，车主甚至不必再去兑换零钱来付费。这都是一些非常简单但有效的智慧城市技术的例子，让人们的生活变得更加美好。Qualcomm正在跟许多公司和城市合作，将智慧城市带到大家身边。 为此，Qualcomm推出专为物联网设计的全新调制解调器解决方案（MDM9207-1）。它支持LTE Cat 1，可用于多种应用场景，并经过了多项产品优化。

图11：Qualcomm高性能、低功耗、可扩展调制解调器芯片推动LTE应用至物联网
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这款产品的特别之处在于，其具有长达10年以上的电池寿命。“智能计费表、智能水电表以及其他基础设施如果都采用这款调制解调器，那就不用担心电池问题了。”这款产品还为成本和功耗进行了优化。这款高度集成的调制解调器产品可支持广泛的软件再利用，适用于智慧城市和基础设施的大量应用，比如说智能照明、智能水电表等。这个平台极具灵活性，它可支持4G和3G全球频段，也支持添加音频、Wi-Fi和蓝牙功能的可拓展性。Raj表示：“我们认为，这款产品将会驱动物联网的发展。” 谈到计量这块，笔者也曾在电表行业做过几年工程师，对此倍感亲切。以前，电表通信更多的是采用RS-485或电力线载波（PLC）的方式去实现。用RS-485会增加布线成本，用PLC则会有干扰衰减等问题，而采用无线通信技术则不仅能够消除这些问题，而且还能降低通信的故障率。相信LTE Cat 1能够满足绝大多数基础设施的通信要求，但是运营商资费问题还是有待具体了解的。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 智能家居需要实现连接与互动 Qualcomm公司中国销售副总裁郑建生博士接着分享了Qualcomm在智慧家庭中的进展。他表示，在智慧家庭里，第一步是要连接。最早以前，只要是带电的，都有可能出现在网络的一端。大家预测2018年全世界有50亿个物联网终端。一开始只是所有带电的物体，现在因为无线技术和低功耗技术的推广，很多原来没有插电的设备，现在也加入到这个行业中。

图12：Qualcomm公司中国销售副总裁郑建生博士
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因此，基本在家庭环境里所有能想象到的设备，只要跟电子设备相关的，其实都可以把它看成是物联网系统的一部分。比如也包含空气净化器在内大大小小的家电、门禁，还有窗户等安防产品，以及很多视频的音响设备等等。

图13：家庭里的各种电子设备都可以看成物联网系统的一部分
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第二步是实现互动。互动是指一个装置和另外一个装置之间不需要人为干预，可以做出它应该做的、更加智能的决定。比如厨房里的油烟味比较重，它检测到了后，可以自动把抽油烟机打开或者把空调的抽风系统打得更大一点，甚至把窗户打开，让油烟更快地排出去。 另外一种智能表现在，家庭里有不同成员，每个人对自己最佳的温度都有不同的体验。当人进入房间，它会按照人和人所在的地方，自动地将调整好温度。当我们出差，人都不在家里的时候，从节能减排的角度，可以把热水器的温度调得很低，甚至关掉。这些智能互动的东西都是可以实现的，有些公司已经在这方面做了很多工作。将来随着人工智能、自动学习技术进一步的深入和广泛地应用，在智慧家庭中可以期待看到更多产品给客户带来更好的体验和更好的互动。 智能家居系统的市场前景看好，但市场上不同智能家居系统的价格却有着很大差别。曾有一个朋友问我，“Connected Home”到底是指智能家庭还是互联家庭？在我认为，这字眼上只能看出互联二字。只有具备智能决策和自我学习等能力，做到节能减排，才能算是真正做到智能。因此，智能家居系统的未来发展还有很大空间。 【分页导航】 《电子技术设计》网站版权所有，谢绝转载 {pagination} 联网摄像头智能处理传输关键数据 最后一个重磅产品是智能联网摄像头。郑博士指出，4K摄像头最早是通过Qualcomm的智能手机平台实现的，而当时摄影设备都没有达到4K。今天，Qualcomm基于骁龙平台的骁龙618联网摄像头终于诞生了。

图14：骁龙618联网摄像头定义全新的“自主摄像头”
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首先，这款智慧摄像头有4K HEVC的能力，压缩能力非常强。另外，这款智慧摄像头具备LTE和Wi-Fi连接技术能力，可以随时随地连接到网络。这款摄像头因为其基于强大的骁龙芯片平台，所以其处理能力非常强。它具备六核ARM CPU、下一代GPU、嵌入式DSP和先进的计算能力，使得很多视频的智慧分析可以在终端上进行，并可以进行实时处理。 例如，视频监控，摄像头安置在家里或者后院，大部分时间并没有太多事情发生，但是摄像头仍以每秒30-60帧的速度上传这些视频，从监控的角度来说其实浪费了很多带宽和储存。更重要的是，这些信息存储之后，海量数据不知该如何进行分析。而智慧摄像头所抓取的存储信息不是一点一点的原始数据，而是比如看到有人或狗经过时，记录家里面有没有人，家里有没有变化。它经过本地的实时智能处理后，将关键数据浓缩和抽象，交由我们进行分析和存储，形成视频大数据，将来可以对大数据进行搜索和处理并产生互动。目前，Qualcomm和合作伙伴中科创达已经开始生产这款摄像头了。 在会后的群访环节，当问及Qualcomm联网摄像头平台的价格优势时，Raj指出主要有三点。第一个是总体拥有成本（TCO）。因为购买联网摄像头，首先要看是消费者自己的应用，还是放在公共场合，这肯定是不一样的。当消费者购买产品自己使用，会对价格比较敏感。联网摄像头的总体拥有成本，不仅包含购买摄像头的成本，更多的是花费在带宽还有存储上，比如每个月用多少存储空间等等。得益于我们的技术，联网摄像头可以更智能，所以在传输的时候，不会把所有的拍摄视频都传回去储存起来，而是会预先做一些处理，做一些减法，把不相关的东西拿走。这样就会减少对带宽的占用，以及减少对存储空间的使用，就减少了总体拥有成本。 第二个是物料清单（BOM）。现在市面上很多不同摄像头，往往是由很多不同的芯片组成的，就像之前在演讲里面展示的无人机一样，会有不同的视频引擎、压缩引擎、Wi-Fi引擎等等。借助骁龙618处理器，我们实际上是将全部集成在一起，集成了Wi-Fi、LTE、GPS、视频、音频等等。这些全部都集成在里面了，所以物料清单就会比原来减少。 第三个是我们专门使用的技术，摄像头里使用了4K HEVC的压缩技术，与H.264相比，能够增加40%到50%的压缩技术效率，因此对带宽的占用也减少了。 另外，在Qualcomm芯片组应用到物联网产品的优势这一问题上，他同时指出，在安放摄像头、无人机、可穿戴设备，以及其他使用会骁龙平台产品的市场，Qualcomm的优势是其他对手无法比拟的。例如对于实现这些产品需要的科技研发上，包括CPU、GPU、DSP还有视频引擎等，Qualcomm的投入非常大，这是该公司的核心业务，在智能手机芯片组上已经很成功了。因此，如果要对这些芯片和平台做一些微调，适应物联网发展需要的话，Quacomm所增加的额外研发经费比竞争对手小得多。 另外，Qualcomm也希望通过在市场上推出解决方案，能够重新定义摄像头领域；不是像过去只是简单地拍照片、录视频。以前智能手机功能很简单。“当我们把骁龙平台加入智能手机后，手机的功能就愈发出色和强大，现在已经可以拍4K视频，录环绕立体声等等。我们也希望对智能手机带来的改变，也能体现在摄像头等物联网产品上。既然我们能为客户带来更多价值，相信客户也会花更多钱买我们的产品，而不是简单的看价格。最后我想强调的是总体拥有成本这个概念。从我们的理解来看，采用Qualcomm产品，总体拥有成本是下降的。”Raj强调说。

图15：IoE Day活动会场外一角——Qualcomm智能家居产品演示
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图16：Qualcomm积极同产业链中的合作伙伴、客户、代理商，以及生态系统中其他伙伴，包括云平台的合作伙伴，比如腾讯、阿里和京东等展开合作
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图17：Qualcomm的十余家合作伙伴产品展示
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