2015物聯(lián)網(wǎng)將為三星帶來什么？

當(dāng)我們展望2015年

時(shí)，發(fā)現(xiàn)很多支援可程式邏輯業(yè)界發(fā)展的動(dòng)向，最近幾年仍然在發(fā)揮作用。ASIC/ASSP設(shè)計(jì)成本呈螺旋式上升，功能也越來越不確定，大量應(yīng)用的機(jī)會(huì)越來越少，但是也出現(xiàn)了新的動(dòng)態(tài)。

在這一點(diǎn)，可能您希望看到便是"物聯(lián)網(wǎng)"(IoT)這三個(gè)字—這個(gè)在2014年談?wù)撟疃?、捧的最高的詞。人們努力讓IoT投入使用而帶來兩個(gè)意想不到的結(jié)果，將成為業(yè)界發(fā)展趨勢，我們相信，這對于FPGA是很大的機(jī)遇。

IoT背后的概念很簡單：如果一個(gè)裝置是由電子電路控制的，那就把控制器掛到網(wǎng)際網(wǎng)路上。裝置有了自己的IP位址后，就增添了新的能力。采用智慧型手機(jī)或者云端應(yīng)用程式，它便能夠報(bào)告狀態(tài)、發(fā)送資料，或者接收命令。

連接到網(wǎng)際網(wǎng)路也觸發(fā)了轉(zhuǎn)移過程。設(shè)計(jì)人員可以使用云端軟體在裝置中增加功能，甚至使用巨量資料分析功能來豐富裝置的性能。例如，想像一個(gè)可攜式超音波裝置，可將其成像儀進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)繁重的影像處理任務(wù)來指導(dǎo)其用戶，將結(jié)果與全球以往的影像、診斷結(jié)果和輸出產(chǎn)生的大量資料進(jìn)行比較。

而設(shè)計(jì)人員也會(huì)使用這種連接方式把裝置的智慧部分拿出來放到云端。如此一來，裝置的成本降低了，更便于攜帶，也很容易更新功能。最終結(jié)果是裝置就是一組具有網(wǎng)路介面的感測器和致動(dòng)器，全部連接到網(wǎng)際網(wǎng)路來控制軟體。

我們已經(jīng)看到這一個(gè)過程在進(jìn)行當(dāng)中了。蘋果公司的Siri等智慧型手機(jī)服務(wù)就是在云端執(zhí)行的，而不是在手機(jī)上。在網(wǎng)路空間，網(wǎng)路功能虛擬化透過執(zhí)行在資料中心伺服器上的軟體取代了專用網(wǎng)路硬體的全部功能?？雌饋鞩oT的未來將充滿了低成本的微小感測器和致動(dòng)器，透過網(wǎng)際網(wǎng)路連接至更大規(guī)模的資料中心。

但是這一個(gè)簡單的看法有兩個(gè)很大的問題。每一個(gè)問題都會(huì)成為發(fā)展趨勢。

加速資料中心

第一個(gè)問題以及第一種發(fā)展趨勢是在資料中心內(nèi)部，在硬體中完成的任務(wù)被轉(zhuǎn)移到執(zhí)行在伺服器的軟體中。有時(shí)候這種轉(zhuǎn)換很簡單，有時(shí)候只有您把任務(wù)分解成很多個(gè)執(zhí)行緒，將執(zhí)行緒分配給多個(gè)伺服器時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。問題是，有時(shí)候甚至是多執(zhí)行緒也不能讓軟體很快的執(zhí)行。有時(shí)候您不得不透過硬體加速來幫助伺服器滿足任務(wù)的即時(shí)要求。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明，包括Altera參與開發(fā)的網(wǎng)路巨擘微軟公司的Bing和百度等，非常靈活而且具有很強(qiáng)平行處理能力的FPGA能夠提高傳輸量、縮短回應(yīng)時(shí)間、提高能源效益，從而與伺服器CPU有效搭配作業(yè)。這一個(gè)趨勢的關(guān)鍵點(diǎn)是讓FPGA的程式化和除錯(cuò)能夠在資料中心程式設(shè)計(jì)人員熟悉的語言環(huán)境中完成。例如，Altera的OpenCL工具支援程式設(shè)計(jì)人員采用高階語言開發(fā)并除錯(cuò)完整的CPU與FPGA之間介面的平臺(tái)。

豐富網(wǎng)路功能

另一個(gè)問題是目前的網(wǎng)際網(wǎng)路并不適合IoT，主要有三方面的原因。首先，網(wǎng)際網(wǎng)路邊緣的Wi-Fi

和乙太網(wǎng)路連接需要大功率介面，而且這種介面要一直保持運(yùn)作。而這恰恰與所有這些微型感測器和致動(dòng)器—物體(裝置)所要求的相反。因此，出現(xiàn)了各種各樣的短距離低功率消耗網(wǎng)路連接物體(裝置)和集線器，進(jìn)而連接至Wi-Fi或者乙太網(wǎng)路。

其次，某些裝置的任務(wù)要求保證最大延遲，例如，馬達(dá)控制。如果您把控制器放到網(wǎng)際網(wǎng)路的另一端，您如何保證資料封包能夠按時(shí)到達(dá)每一端呢?最終，答案是新網(wǎng)路功能，例如，對時(shí)間敏感網(wǎng)路所開發(fā)的功能。但是現(xiàn)在，這些控制回路要求在IoT集線器中提供某些即時(shí)運(yùn)算功能。

第三，駭客肯定會(huì)攻擊IoT。請記住震網(wǎng)病毒(Stuxnet)。隨著IoT的出現(xiàn)，應(yīng)由集線器負(fù)責(zé)完成認(rèn)證、加密和功能安全。總之，集線器應(yīng)支援大量超低功耗的網(wǎng)路通訊協(xié)定，各種應(yīng)用相關(guān)的即時(shí)運(yùn)算負(fù)載，以及快速發(fā)展的安全任務(wù)。這種變化而且不確定的環(huán)境對于ASIC或者標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品SoC而言是可怕的事情，但對于快速而且運(yùn)算效率非常高的FPGA卻是再自然不過的事了。

在共用資源下，將會(huì)在網(wǎng)路和資料中心投資，與最終裝置投資之間搖擺不定。今天，我們看到發(fā)展態(tài)勢又從智慧型手機(jī)的爆炸式發(fā)展回到了4G開發(fā)投入，建立IoT周邊網(wǎng)路及其智慧集線器，以及資料中心的發(fā)展。這些將是出現(xiàn)的發(fā)展趨勢，Altera都也將一會(huì)提供支援。

1月6日下午，三星CEO尹富根表示，該公司將向物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)社區(qū)投入1億美元。

物聯(lián)網(wǎng)的目標(biāo)是讓日常設(shè)備變得更加智能，并為其賦予聯(lián)網(wǎng)功能，這已經(jīng)成為CES的一大主題。

尹富根在CES的主題演講中表示，到2017年，約有90%的三星產(chǎn)品將以某種方式接入物聯(lián)網(wǎng)。為了提前做好準(zhǔn)備，三星需要向開發(fā)者和創(chuàng)業(yè)公司展開大舉投資，以便利用這些新型設(shè)備搜集的數(shù)據(jù)開發(fā)有價(jià)值的應(yīng)用。

尹富根特意提到了一款名為EarlySense的智能應(yīng)用，可以通過提早探測問題，來診斷用戶可能存在的健康風(fēng)險(xiǎn)。這款產(chǎn)品可以了解病人的睡眠質(zhì)量，并判斷其睡眠狀態(tài)所反映出的任何問題。

尹富根表示，他的任務(wù)就是找到那些正在開發(fā)一流產(chǎn)品的公司，并通過必要的措施全面發(fā)揮他們的市場潛力。“我們必須全面建立合作關(guān)系。”

他表示，應(yīng)用開發(fā)必須要跨越行業(yè)的界限，并時(shí)刻牢記安全問題。

“要讓物聯(lián)網(wǎng)成為現(xiàn)實(shí)，不僅要依靠一家公司的努力，也不僅是一個(gè)行業(yè)的任務(wù)。”他說。

1月5日，三星電子總裁兼首席執(zhí)行官尹富根在國際消費(fèi)電子展

(CES)上發(fā)表關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)無限可能的主題演講，為三星勾勒物聯(lián)網(wǎng)前景，號(hào)召業(yè)界更大的開放性與更廣泛的合作，從而開啟物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的無限可能。

“物聯(lián)網(wǎng)擁有改變我們社會(huì)，經(jīng)濟(jì)和生活方式的潛力。”尹富根說，“作為一個(gè)產(chǎn)業(yè)，整合各領(lǐng)域資源，團(tuán)結(jié)一致使物聯(lián)網(wǎng)的未來可期是我們的責(zé)任。”

尹富根還強(qiáng)調(diào)物聯(lián)網(wǎng)必須以人為本，并融入人們的生活方式，他指出，“物聯(lián)網(wǎng)并不是關(guān)于"物"的網(wǎng)絡(luò)，它的關(guān)注點(diǎn)在人。每個(gè)人都是其技術(shù)領(lǐng)域的中心，隨著人們生活方式、習(xí)慣的變化，物聯(lián)網(wǎng)將不斷適應(yīng)并作出改變。”

作為三星致力于推動(dòng)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來的努力之一，尹富根提出三星技術(shù)支持物聯(lián)網(wǎng)的時(shí)間表。到2017年，所有三星電視將成為物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，五年內(nèi)所有三星硬件設(shè)備均將支持物聯(lián)網(wǎng)，這將加速物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備在市場上的普及率。

他還強(qiáng)調(diào)開發(fā)者對于建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)的重要性，并宣布，三星將為其開發(fā)者社區(qū)，投資逾一億美元。

增加物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與組件

在物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，傳感器變得更加先進(jìn)和精確，而關(guān)鍵零部件變得更加小巧，并高效節(jié)能。

尹富根介紹了三星先進(jìn)的傳感器，這些傳感器精確到能夠了解一個(gè)人的周邊環(huán)境并提供恰當(dāng)?shù)慕鉀Q方案和服務(wù)。例如，三星正在開發(fā)一種新的三維距離傳感器，可以檢測出最細(xì)微的動(dòng)作。

公司還在研究芯片，如嵌入式堆疊封裝包芯片(ePOP)和Bio-Processor，這些芯片非常高效節(jié)能，并且足夠小巧，可適用于多種設(shè)備，尤其是可穿戴和移動(dòng)設(shè)備。

“增加物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)設(shè)備以及使其運(yùn)轉(zhuǎn)的組件是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的第一步。”尹富根說，“三星已經(jīng)擁有眾多種類的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。去年三星發(fā)布了超過六億六千五百萬件產(chǎn)品，這個(gè)數(shù)目還將增加。我們已經(jīng)開始發(fā)掘互聯(lián)設(shè)備和日常物件隱藏的價(jià)值。”

創(chuàng)造開放的生態(tài)系統(tǒng)

除了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備與組件，尹富根強(qiáng)調(diào)把物聯(lián)網(wǎng)帶入生活的重要性。在演講臺(tái)上，SmartThings

首席執(zhí)行官Alex Hawkinson與尹富根一起描繪三星對于開放基礎(chǔ)設(shè)施的愿景。

“物聯(lián)網(wǎng)要成功就必須是開放性的。”Hawkinson說道，“任何平臺(tái)的任何設(shè)備，必須能夠與其他設(shè)備相互連接相互交流。我們正努力使之得以實(shí)現(xiàn)，我們承諾把用戶放在首位，給他們盡可能多的選擇和自由。現(xiàn)在SmartThings的生態(tài)系統(tǒng)比其他任何平臺(tái)兼容的設(shè)備都多。”

支持開發(fā)者社區(qū)

三星深深地認(rèn)識(shí)到開發(fā)者及其貢獻(xiàn)的價(jià)值，并且堅(jiān)定地相信開發(fā)者將在實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的進(jìn)程中扮演重要角色。

“三星承諾將支持開發(fā)者社區(qū)。”尹富根說，“我們只有團(tuán)結(jié)一致才能創(chuàng)造更好的未來。”

作為承諾的一部分，尹富根宣布三星將在投資超過一億美元，通過加速器計(jì)劃和擴(kuò)展國際開發(fā)者活動(dòng)，支持其開發(fā)者社區(qū)。

跨界合作

三星相信物聯(lián)網(wǎng)將具有深遠(yuǎn)的影響，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過消費(fèi)電子行業(yè)今日的成就，因?yàn)樗鼤?huì)觸及人們生活的方方面面，徹底改變每一個(gè)行業(yè)。為使物聯(lián)網(wǎng)獲得成功，各個(gè)行業(yè)的企業(yè)將為建立必要的基礎(chǔ)設(shè)施而合作，開發(fā)出許多能夠滿足消費(fèi)者的需求、為其量身定做的物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

“我深知沒有哪個(gè)單個(gè)的公司或行業(yè)能夠提供物聯(lián)網(wǎng)所帶來的好處。”尹富根說道，“為了建設(shè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，我們要看到物聯(lián)網(wǎng)在各個(gè)行業(yè)的潛力。我們只有團(tuán)結(jié)一致才能改善人們的生活。”

物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議戰(zhàn)難休，保持開放性最重要

所有人都預(yù)計(jì)物聯(lián)網(wǎng)擁有廣闊的應(yīng)用前景和龐大的應(yīng)用規(guī)模，但是目前的關(guān)鍵問題是這條光明的未來之路尚未打好路基。Enlighted 的 CTO Mohan 就表示，目前尚未有明確的跡象表明物聯(lián)網(wǎng)的協(xié)議戰(zhàn)何時(shí)消停，而 Zigbee 的前景尤其暗淡。

Enlighted 是一家開發(fā)建筑控制產(chǎn)品的初創(chuàng)企業(yè)，這家公司自行開發(fā)了自己的 802.15.4 協(xié)議(低速率無線個(gè)人局域網(wǎng)的物理層和媒體接入控制協(xié)議)。CTO Tanuj Mohan 是公司的聯(lián)合創(chuàng)始人，曾在思科、Novell 和 Tropos 等網(wǎng)絡(luò)公司工作過。他指出，物聯(lián)網(wǎng)需要一套可工作于網(wǎng)絡(luò)不同物理層的開放 API 和協(xié)議，在這一點(diǎn)上他認(rèn)為物聯(lián)網(wǎng)跟 IT 網(wǎng)絡(luò)很像。而如果自行開發(fā)物理層，然后一路推動(dòng)上至應(yīng)用層的軟件棧跟進(jìn)是非常吃力的一件事情：

IP 和網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)該與媒體無關(guān)。最后一公里協(xié)議有一點(diǎn)作用，但重要性并沒有宣揚(yáng)的那么大。(節(jié)點(diǎn))間用什么協(xié)議對話都沒關(guān)系。任何情況下都需要中介設(shè)備。

現(xiàn)在，Zigbee 是最具成本效率的，但是今后 WiFi 會(huì)搞定它的。網(wǎng)絡(luò)將用 SNMP 或 CORBA 對話—每隔幾年就會(huì)有新的管理協(xié)議冒出來。從某種程度上來說，這就是物聯(lián)網(wǎng)將要發(fā)生的事情，不斷發(fā)展演進(jìn)，我們需要開放 API。

Mohan 批評 Zigbee 的速率只有 250kbit/s，稱這種速率太慢，令建筑自動(dòng)化的應(yīng)用復(fù)雜化：

網(wǎng)絡(luò)成為瓶頸誰都不想看到，而 Zigbee 就是最慢的協(xié)議之一。它在家庭市場存在一些應(yīng)用，但是在商業(yè)領(lǐng)域沒法用。Zigbee 可能可以用于某些大型建筑，但需要大量控制以及定制工程，很費(fèi)錢。

比方說，如果有人用 WiFi 通信，那么 Zigbee 就行不通。這樣的話不同的樓層就得采用不同的無線信道。這么復(fù)雜的解決方案是很難賣得動(dòng)的。

Zigbee 并沒有從網(wǎng)絡(luò)業(yè)吸取教訓(xùn)。網(wǎng)絡(luò)的部署由于需要如此多的控制以至于從未走出早期采用者階段。燈光控制那幫家伙并不理解所需的網(wǎng)絡(luò)安全。這是一個(gè)永遠(yuǎn)都需要跟進(jìn)的協(xié)議。如果 Zigbee 是由 Aruba 和思科這樣的系統(tǒng)公司領(lǐng)導(dǎo)的話早就可以領(lǐng)先了。

Mohan 還說，甚至連 6LoWPAN(可讓 ZigBee 網(wǎng)絡(luò)與 IPv6 互聯(lián))這樣的新興協(xié)議也不是理想的替代方案，因?yàn)閰f(xié)議包頭的負(fù)荷過大：“IP 不是針對低帶寬應(yīng)用設(shè)計(jì)的，所以他們努力改進(jìn)它，讓這一協(xié)議變得更有效率，但是我們需要有人重零開始對它進(jìn)行徹底的思考。這有可能出乎大家意料，需要分配新的頻譜。”

Enlighted 開始時(shí)試過利用電力線、以太網(wǎng)及 802.15.4 等組建過建筑網(wǎng)絡(luò)。但很快就發(fā)現(xiàn)電力線和以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)成本太高且和耗電，因此后來就把組網(wǎng)協(xié)議專注于無線協(xié)議 802.15.4 上。由于對帶寬的需求，公司隨后采用了自家的方案開發(fā)出自己的協(xié)議，在集成 Atmel 15.4 芯片的軟件上進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。

我們處理的數(shù)據(jù)量比預(yù)計(jì)的要高了幾個(gè)數(shù)量級，但結(jié)果證明 15.4 能支持的遠(yuǎn)不止 250kbit/s。因此我們重新發(fā)明了自己可伸縮的無線技術(shù)?，F(xiàn)在我們等待著 Zigbee 或 WiFi 或 CoAP 等解決物聯(lián)網(wǎng)的互操作性問題—無論誰最終勝出我們都會(huì)高興。因?yàn)槲覀兛梢陨墶?/p>

當(dāng)然，加入物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議競爭的并不只有上述幾個(gè)，各大軟硬件產(chǎn)業(yè)巨頭也都在虎視眈眈，積極組建聯(lián)盟，建立硬件平臺(tái)，爭取占得先機(jī)。如 Google 收購 Nest 之后，不僅頻頻發(fā)力拉攏合作關(guān)系，又與三星、ARM 另起爐灶推出了新的Thread協(xié)議。ARM 更是多方下注，除了推廣 Thread 以外，通過收購芬蘭的 Sensinode

Oy 而一舉獲得了 6LoWPAN、CoAP、OMA LW M2M、MQTT、TLS、DTLS 等協(xié)議專利。高通則通過并購 CSR，希望利用后者的藍(lán)牙 Mesh 技術(shù)獲得物聯(lián)網(wǎng)市場的進(jìn)入門票。

道理很簡單，誰決定了物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵通訊協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，誰就占據(jù)了產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略高地。因此各大巨頭都在積極布局，決不退讓半步，這場協(xié)議大戰(zhàn)恐怕很難很快見分曉。也許唯有相互協(xié)作、共建聯(lián)盟、提高互操作性才能盡早達(dá)成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。而對于小玩家來說，重要的是提高產(chǎn)品的開放性，千萬不能把自己吊死在一棵樹上。