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物联网标准捉对厮杀
商机逐渐明朗

【作者: 王明德】2017年02月03日 星期五

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随着技术的演进与市场教育的成功,物联网应用已逐步启动,不过由于各种应用的类型不同,物联网系统架构也不一,为确保系统中的各环节可顺利互连,验证成为物联网上线前的必然流程,不过也因为各种应用的架构不同,客制化已成为物联网测试的趋势。


就应用来看,物联网可分为消费性与非消费性两类,这两类对验证的需求也不同,不过不管事哪一类,稳定连线是共通要求,宜特科技IOT工程部经理曹庭维指出,消费性应用的物联网市场,在通讯部分,目前并没有强制性标准,因此相关的标准种类既多且散,目前较主流为Wi-Fi与BT(蓝牙)这两个联盟制定的验证标准,ZigBee与近年来开始推动的RoLa也都有相关制定,由于消费性产品的市场竞争激烈,因此这些单位的验证推广,多著重于其产品Logo,可成为产品销售时的品质保证,有利于厂商提升其竞争力。



图一 : 宜特科技IOT工程部经理曹庭维指出,非消费性物联网架构,其架构都为客制化设计,因此验证单位也须有配合其客制需求。 (摄影/王明德)
图一 : 宜特科技IOT工程部经理曹庭维指出,非消费性物联网架构,其架构都为客制化设计,因此验证单位也须有配合其客制需求。 (摄影/王明德)

Wi-Fi HaLow诉求低功耗与高穿透

Wi-Fi联盟在2016年1月针对物联网应用推出的IEEE 802.11ah,取名为Wi-Fi HaLow由于其功耗低,穿透能力强,比起现在存在的Wi-Fi技术覆盖距离更远,非常适合小尺寸、电池供电的穿戴式装置,也非常适合工业设施内的部署,以及介于两者之间的应用,包含医护、车载、零售、农业等领域,HaLow所使用的频段是非授权频段的900 MHz以及Wi-Fi现有的2.4GHz、5GHz频段,主打一般Wi-Fi一倍以上的传输距离,而非强调传输速度。这就可视为穿墙以及低功耗为优先的技术标准,此外,在技术布局上,Wi-Fi HaLow与现有的Wi-Fi都是以IP网路架构为主,可以简化物联网架构。


Wi-Fi联盟外,蓝牙技术联盟(SIG)也推出BT5.0标准,BT5.0的传输速度和传输范围性能分别是上一代标准的2倍和4倍,一举将BT5的峰值传输速率从1Mbits /s提高到2Mbits/s,连接范围也从30公尺延伸到100公尺,新版BT5.0将无线技术标准带向了一个新的境界,同时大幅扩展个人区域网络(PAN)以及网状网络的连接范围,并进一步在家庭与建筑物自动化领域挑战ZigBee技术。


根据Bluetooth SIG预计,2016年全球有将近30亿个蓝牙装置出货,2020年时达到50亿台,届时将在物联网中占1/3的节点,根据ABI Research,蓝牙目前在智慧家庭市场的占有率约为8%,预计将在2021年以前成长超过26%。蓝牙目前在智慧家庭市场的占有率约为8%,预计将在2021年以前成长超过26%。


BT5.0声势浩大

蓝牙技术联盟执行总监Mark Powell表示,BT5.0将改变人们体验物联网的方式,以简单、无所不在的形式存在于日常生活中。新技术能支援更远的传输距离,将使物联网装置间的连线,不再受一般家用空间的条件限制,更快的传输速度则能让蓝牙传输更大的档案资料,装置软体的更新速度也会更快。


在平台测试方面,AllSeen与OCF则是两大支柱,AllSeen为2013年Qualcomm主导所创,主要是让物联网装置透过Wi-Fi、电力线或乙太网路连结,可运用在Linux、Android、iOS、Windows等平台,后来微软也宣布加入该联盟,该联盟制定AllJoyn平台标准,让物与物之间能互相发现对方,可应用的产品领域包括智慧家电、智慧电视、智慧音响、宽频闸道器、车载电子等,并以Wi-Fi做为连线协定,如今已累积最多的会员数(超过200家),成为声势最浩大的物联网平台之一,日前Qualcomm已将原始码管理权移交给Linux基金会。


有别于AllSeen联盟,由Intel、Samsung、Broadcom等厂商合作,于2014年7月筹组了Open Interconnect Consortium(OIC)联盟(Broadcom因智财处理因素,后来离开该联盟),该联盟注重物与物之间的互连便利性、安全性、可信赖性,吸引更多如Cisco、Mediatek等ICT大厂的加入,其制定的OIC 1.0 RC版规范于2015年9月推出。为了让其平台更壮大,该联盟于2016年2月中旬更名为Open Connectivity Foundation (OCF)联盟,其制定之IoTivity平台标准,也交由Linux基金会所管理,随后微软也加入该联盟,使得OCF成为与AllSeen相抗衡的物联网标准。


工业物联网架构完整


图二: 工业物联网智慧系统的建立,将可连结所有的智慧型设备、工业机器、人员、流程与资料,以此降低未来在工业应用和流程上,所需花费的人力时间和操作复杂度。 (source: Cross Automation)
图二: 工业物联网智慧系统的建立,将可连结所有的智慧型设备、工业机器、人员、流程与资料,以此降低未来在工业应用和流程上,所需花费的人力时间和操作复杂度。 (source: Cross Automation)

德国工业4.0平台与工业网路联盟(Industrial Internet Consortium;IIC)达成合作意向,在此之前,德国工业界与该国标准化领域权威机构已于汉诺威工业展上正式设立「工业4.0标准化理事会」,并提出工业4.0数位化产品的相关标准,做为这一概念的首倡者,德国希望通过主导标准化进程,持续引领工业4.0的发展。


参与设立「工业4.0标准化理事会」的机构包括德国联邦信息经济、通讯和媒体协会(Bitkom)、德国标准化学会(DIN)、德国电气电子和资讯技术委员会(DKE)、德国机械设备制造业联合会(VDMA)以及德国电气工程和电子工业协会(ZVEI,通过上述理事会的设立,​​德国将形成「工业4.0平台」、「工业4.0实验室网络」和「工业4.0标准化理事会」三大平台,共同推进工业4.0从德国走向全球的局面。


其中「工业4.0平台」是一个负责具体推进工业4.0进程的协调机构,其下设若干个专门工作小组。日前工业4.0平台已和工业网路联盟(Industrial Internet Consortium, IIC)的代表在瑞士苏黎世会面,共同探讨双方分别推出架构的潜在一致性,即工业4.0参考架构模型(RAMI4.0)和工业网路参考架构(IIRA)的一致性,进而建立清晰的蓝图以确保未来的相互操作性。其他的议题还包括在IIC测试平台和I4.0测试设备基础设施,以及工业网路标准化、架构和业务成果等领域展开合作。


一般认为这两个领导性工业物联网组织的积极合作,将能有效促成工业物联网的普及。 IIC是由AT&T、Cisco、GE、IBM 与Intel所共同组成,希望透过采用开放互通标准和通用架构,建立一套工业物联网智慧系统,将所有的智慧型设备、工业机器、人员、流程与资料通连结在一起,以此降低未来在工业应用和流程上,所需花费的人力时间和操作复杂度。


测试客制化将成主流

目前物联网仍未出现一家独大的标准,不管是硬体设备制造商或系统整合商,其产品主动送测的意愿仍不高,大多数的送测,主要是因应买方要求,而由于非消费性物联网架构,其应用多为企业端,对架构的稳定度要求相当高,且其架构都为客制化设计,因此验证单位也须有配合其客制需求,曹庭维以宜特科技的客户为例,该客户是德国的汽车组装厂,目标是让组装设备上原有的WiFi设置可以连上物联网路,由于车厂的组装设备为移动式,设计者必须让设备在不同WiFi 的接取点转换,保证连线不断,由于工厂的环境严苛,对无线传输的干扰相当多,对此宜特科技以过去在相关领域的经验,设计出客制化验证,确保其系统可在工厂环境下稳定运作。


曹庭维指出,随着物联网的蓬勃,目标不同的物联网系统,其架构也不尽相同,过去的标准化验证已无法满足系统设计者的需求,客制化验证已然成为趋势,不过客制化验证牵涉到测试机构的专业能力,因此曹庭维建议系统厂商,可选择过去有相关专业的测试厂商,以利于缩短系统的上线时间。


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