现在人们谈论物联网（IoT）已经有好几年时间了，但是数十亿互联设备之间以及与我们进行通信的概念，更多的还是想象而非事实。不过，不能否认物联网的巨大潜力。在2017年，我们看到业界为实现这一目标迈出了重要步骤，为2018年有可能成为物联网真正起飞的一年铺平了道路。以下是去年推动物联网发展的十大关键技术。
目前大多数物联网实现仅使用局域网来提供连接，但为了充分发挥其潜力，物联网需要适当的广域网（WAN）技术。借助广域网，物联网设备将能不再依赖用户手机，而在建筑物和社区范围之外进行工作。蜂窝技术LTE Category M1是提供广域网服务的主要竞争者，它可以为低功耗物联网设备提供全国甚至全球性的连接。我们在2017年不仅看到了LTE Cat M1芯片组和调制解调器的推出，还看到了相应的蜂窝业务本身的增长。
图1：LTE Category M1蜂窝物联网的射频芯片组和调制解调器已经开始在市场上出售。（图片来源：uBlox）
虽然蜂窝技术为物联网提供了广域网替代方案，但局域网络也有创新。为了在提供类似覆盖范围的同时为物联网提供Wi-Fi的低功耗替代方案，蓝牙发展出了网状网技术。蓝牙网状网超越了消费类应用，将会进一步推动信标、机器人、工业自动化、能源管理、智能城市应用以及其它工业物联网和先进制造解决方案的发展。该规范本身在2017年年中推出，但实现它的芯片和软件也马上问世。
蓝牙网状网的加入扩大了楼宇自动化无线连接的选择范围，这只会使设计者在其设备设计中选用哪种无线技术的困境复杂化。但也出现了另一种选择：一次选几个协议。2017年，多协议无线连接的硬件和软件已经成为了现成的选择，这扩大了物联网设计可以触及的市场机遇。
进入现场的第一代物联网设备甚至让最固执的怀疑者也开始明白：物联网设备需要确保其自身网络安全。“通过隐匿来实现安全（security by obscurity）”的支持者和那些认为安全成本过高的支持者看到了很多明显的例子，表明这些观念需要改变。虽然安全既非一个新概念，也不是一项新技术，但2017年的新气象是，整个行业在投入巨大力量解决这个问题。新的联盟形成，硬件举措推出，参考实现和指导方针出台，半导体公司也开始在其所有面向物联网的处理器中将安全功能作为标配。最近，Arm公司在其架构中实现了一个安全框架，以便将来的Arm微控制器也能够解决安全问题。
随着物联网进入工业应用，对其可扩展性的关注也随之出现。预计工业设备每个节点会产生大量数据，使无线网络过载，而工业控制不容许工作出现明显延迟。为解决这两个问题，出现了雾计算概念。雾计算的概念不是将原始的IoT数据发送到云进行处理和响应，而是将处理和控制回路保持在本地。当物联网设备本身无法提供所需的处理时，局域网中其它地方的资源就会施以援手。它们不在云端，也不在边缘节点上；它们在物联网设备周围的“雾”中。为促进这种方法的发展和采用，开放雾联盟（Open Fog Consortium）这个新的行业组织搭建并发布了一个将有助于指导可互操作系统开发的参考架构。
任何试图快速开发物联网产品的人都会意识到，他们需要为用户提供的不仅仅是产品。物联网系统需要通信通道和云支持，通常还需要网络或智能手机应用程序。云支持不仅需要接受来自物联网设备的数据，处理数据，并将结果提供给用户，它还需要管理身份验证和安全以及设备配置。要做到这一点，就需要广泛的专业知识，很少有开发团队能够驾驭这些知识。在2017年，这个问题的解决方案是物联网平台的兴起。
图2：物联网平台始于开发板，但幕后有很多软件。（图片来源：Arias）
与平台的崛起并行，针对物联网应用优化的SoC优化设计在2017年引人瞩目。这些器件通常包括应用处理器以及片上集成的全面无线连接。这些专用器件使开发人员能简单地添加传感器和用户界面来创建其设计的硬件部分，然后将其余精力集中在应用软件上。
随着越来越多的设备连接起来，Wi-Fi网络的带宽变得越来越拥挤。为了补充网络能力，开发人员正在转向互联照明来提供替代途径。智能灯已经成为一种流行的物联网设备，那为什么不通过调制光线，传输一些网络流量来扩展网络容量呢？这就是Li-Fi试图去做的。该技术已经开发了一段时间，并已达到近10GHz的下载速度。现在第一款商业设备开始问世。
图3：因为灯总是连接的，所以只需略施小计就可将其变成LAN数据的光信道。（图片来源：PureLiFi）
传感器技术在2017年持续扩展，与健康有关的传感器在强劲增长。其中一些是多功能器件，如联发科可以监测心脏活动和血液化学的六合一生物传感器。在超低功耗感测能力方面也有进展。许多这些新型传感器都工作在近红外范围，可揭示人类看不到的信息。
尽管到2017年，语音激活已不是新鲜事，但在这一年中，语音激活作为物联网用户接口收获了巨大推动力。早期的市场领导者之一——亚马逊的Alexa语音服务（AVS），通过该公司的Echo产品线，帮助推广了语音激活技术。过去一年，我们看到业界极力为开发商提供AVS和其它语音服务来全方位研制各种产品。MEMS麦克风、音频处理器和微控制器供应商也推出开发套件和其它产品，简化将语音激活整合进物联网设计的过程。即使是爱好者和心血来潮的玩家所喜爱的Raspberry Pi（树莓派），也因为发布了一款兼容Alexa的音频模块而火了一把。因此，我们预计2018年将有很多声控物联网设备进入市场。希望这一年世界不会因此变得太吵了。
《EDN电子技术设计》2018年2月刊版权所有，转载请注明来源及链接。
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