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全球標準如何促進物聯網發展
 

【作者: BjØrn Kvaale】   2023年09月05日 星期二

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物聯網(IoT)不但會成為地球上最大型和最複雜的機器群組,還具有無比巨大的經濟影響。全球分析機構麥肯錫(McKinsey)在2022年的一份報告中預計物聯網的價值可能會在2030年達到12.5兆美元。然而,所有的元件均必須按照全球性的工程標準來生產,才能使物聯網達到這樣的規模。


網路的各個元件可能由不同的公司製造,而且彼此差距甚遠,如果缺乏標準,就無法保證它們能夠協調工作。


數十年來,Nordic Semiconductor公司一直熱心倡導無線標準,並且早已認識到低功耗無線連接將帶來無限的商機;Nordic同時也明白,如果大家都按照標準,這項技術將會更有可為。


如果客戶瞭解到無線技術受到的支援是不分國界,並且擁有健全的競爭供應商生態系統,便可大大加快無線技術的廣泛採用。


再者,標準的採用能為客戶帶來信心,相信無線技術不會因為由單一供應商開發而受制肘,將會蓬勃發展。客戶還可以更加放心,符合這些標準的不同設備,縱使來自不同供應商,仍可無縫互通。



圖一 : 符合無線標準的不同設備,縱使來自不同供應商,仍可無縫互通。
圖一 : 符合無線標準的不同設備,縱使來自不同供應商,仍可無縫互通。

對物聯網達成共識

12世紀的英國國王亨利一世是征服者威廉的兒子,還有卓越的行政管理才能,並早就認識到標準的好處。在當時,「碼」是一種類似於公尺的距離量度單位,但長度並不統一。亨利認為有必要加以定義,於是規定從鼻子到伸出手臂之拇指的距離為「一碼」。雖說這個定義有些武斷,但這至少是大家認同的長度定義。


這就是設立標準的意義:專家就測量、定義、測試或實現某件事物的最佳方式達成共識,撰寫規則和條例要求,並且獲得正式採用。所以,每個人都清楚瞭解其他人如何進行實施操作。在製造業中,如果每個人都遵守標準,那麼無論是誰製造的物品均可以進行搭配協調工作。


標準對物聯網有利的原因

今天,設立標準是非常有意義的,但並不總是如此。一位國際標準化組織(ISO)的發言人表示:「當事物沒有如預期那樣運作時,往往意味著欠缺了標準」。這家全球標準組織可能是在談論英國早期的鐵路狀況,George Stephenson和Isambard Kingdom Brunel這兩位相互競爭的工程師,試圖將各自設定的軌距(鐵軌之間的距離)尺寸應用於全國的鐵路網路。


Stephenson根據當時的馬車軸寬,選擇4呎8.5吋(1.44公尺)作為軌距。Brunel則是選擇7呎0.25吋(2.14公尺)的尺寸,他認為這樣火車可以更平穩和更快速地行進。結果是,每當兩種軌距的鐵路相遇時,乘客和貨物都必須換車行駛。1892年,英國鐵路當局決定採用Stephenson軌距作為標準,並且拆除了以Brunel軌距建造的鐵路。這是個很好的舉措。到了1914年,來自120家競爭企業的機動車組每天在大約32,000公里的1.44公尺軌距鐵道上行駛。


國際標準化組織(ISO)組織最近分析了標準帶來的影響,得出了三個主要結論:


*在各種商業功能中,標準減少了進行特定活動所需的時間,從而減少了浪費,降低了採購成本並且提高了生產力


*標準作為創新業務流程的基礎,可讓企業擴大供應商網絡或者有效地導入和管理新產品。在其他情況下,標準有助於幫助企業降低將新產品引入全國市場的風險。


*標準已被用作開發新產品、打入國內和出口的新市場、支援產品進入市場,甚至建立市場的基礎


井井有條

標準組織有各式各樣的形式和規模。例如成立於1947年的ISO組織,旨在回答一個基本問題:「這件事的最佳運作方法是什麼?」從重量和度量衡等顯而易見的事物開始,ISO組織目前管理著超過24,750項標準,涵蓋了人們日常生活的各方面。


在無線領域中,電機電子工程師學會(IEEE)等機構開發、維護和管理各項規範,詳細說明如何建置無線技術。例如,IEEE制定了詳細說明必須如何設計無線局部區域網路(WLAN,也稱為Wi-Fi)的媒體存取控制(MAC)和實體層(PHY)的標準規範。WLAN標準(即IEEE 802.11)涵蓋了包括802.11ax(Wi-Fi 6)的整套標準,它是局部區域網路(LAN)標準IEEE 802的一部分。


無線物聯網領域的另一個重要標準組織範例是第三代合作夥伴計畫(3GPP)。該組織最初是為了定義3G網路標準而成立的,如今正在制定5G和6G網路標準。這些標準包括LTE-M和NB-IoT蜂巢式物聯網規範,它們建立在蜂巢式網路上,為大規模的物聯網奠定了基礎。



圖二 : 無線物聯網領域的重要標準組織範例之一是第三代合作夥伴計畫(3GPP)。
圖二 : 無線物聯網領域的重要標準組織範例之一是第三代合作夥伴計畫(3GPP)。

定義物聯網標準

Nordic積極參與無線物聯網標準機構。早在2006年,Nordic就為低功耗藍牙標準貢獻了核心超低功耗無線設計技術,隨後,低功耗藍牙隨後成為了歷史上增長最快的一項無線技術。


Nordic繼續致力於開發支援物聯網的開放標準,地位舉足輕重。Nordic除了是藍牙技術聯盟(SIG)的聯繫會員外,還是ANT+聯盟、Thread Group、連接標準聯盟、Wi-Fi聯盟和GSMA組織機構的成員。Nordic的工程師為當今許多支援物聯網技術的標準規範做出了重大貢獻,例如,最近Nordic在Matter規範制定方面發揮了關鍵作用。Matter標準為分散的智慧家庭技術現狀帶來了秩序,Thread和DECT NR+是Nordic協助開發和推廣的其他重要標準。


從西元12世紀直到21世紀,標準確保最優秀的工程技術人員即使受雇於相互競爭的企業,生活在不同的國家,仍然可以為同一個目標努力邁進。這樣使得技術日新月異,同時確保終端產品的穩健、可靠度和互通性。如果沒有設立標準,大家將各自為政,結果將會是分散、缺乏創新和進展停滯。


(本文作者BjØrn Kvaale任職於Nordic Semiconductor公司)


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