一體化IoT開發平臺實現合而為一的智能家居“魔盒”
http://m.sharifulalam.com 2014-03-05 15:48 來源：
人們似乎總是會對各種各樣的盒子感興趣，仿佛每一個盒子都充滿了神秘的色彩，在吸引我們去打開，即使打開潘多拉的盒子會帶來厄運！呵呵，這里只是筆者開個玩笑。不過，在日前由易維訊舉辦的“2014產業和技術展望媒體研討會”上，飛思卡爾亞太區微控制器業務拓展與市場經理王維先生描繪了物聯網（IoT）和作為一個關鍵節點的家庭網關的未來開發趨勢，一個可以實現智能家居等各種IoT應用服務的“魔盒”——“一體化盒子（one box）”，將所有盒子合而為一的時代正在開啟！
圖1. 飛思卡爾亞太區微控制器業務拓展與市場經理王維先生在 “2014產業和技術展望媒體研討會”上做演講IoT絕不只是M2M
智能家居是物聯網（IoT）大概念下的一種應用場景。其他包括樓宇自動化、智慧城市、智能照明、智能電網、智能健康、工業自動化，這些領域也正無時無刻不被卷入物聯網的整個發展浪潮里面來。但假如目前您對物聯網的理解還是只局限在M2M（Machine to Machine）的互連上，那需要馬上更新下您的認識。
不同的人有著不同的物聯網定義，大家較為熟悉的可能是以手機或其他智能設備為中心，控制家中的家電、插座以及供暖、空調等設備并提供個性化服務的智能家居模式或者其他機器與機器通信控制的形態模式，但顯然，在飛思卡爾眼中，物聯網已經不僅僅是M2M（機器對機器的通信）。
圖2. IoT不只是M2M
如上圖2舉例所示，物聯網不只是M2M，它還可以是機器對基礎設施(Machine to Infrastructure)，例如安裝于大橋等建筑設施上監測其狀態的傳感器反饋網絡等應用，也可以是機器對環境(Machine to Environment)，例如農業應用中監測水分、濕度、氣溫等環境狀況的網絡，還可以是機器對人體保健(Machine to Human)，例如可穿戴設備、生物傳感器等可以檢測人體各種生理數據的設備，這些產品與大數據結合在一起，將會對醫療保健產業產生革命性的影響。
IoT 的典型網絡構架
除了將IoT的概念擴展以外，飛思卡爾還對IoT 的典型網絡構架做了解釋。現在的網絡服務提供商（ISP）所推崇的模型是所有的“東西”都通過WiFi的方式來互聯，通過蜂窩網絡的形式作為一個中心的節點。如下圖3所示。
圖3. 現在的網絡服務提供商ISP推崇的模型
“在這個網絡模型中加入網關（盒子）的概念，就是飛思卡爾所認為的網絡模型。在整個系統中，WiFi會和低帶寬、低功耗的其他通信方式共存。除了現有的基礎設施蜂窩網絡之外，我們以后更多的會在每個家庭里面有一個網關（BOX）的概念，我們將其稱之為‘一體化盒子’”。王維表示。如下圖4所示。
圖4. IoT 的典型網絡構架
“一體化盒子”將所有盒子合而為一
邊緣節點、網關、云端構成了物聯網節點的三個層次。如下圖5所示，IoT的系統架構模型。在這個模型中的大部分設備使用不同的技術、工具、開發環境，對網絡互聯安全有不同的要求和所需資源，甚至連編程語言也是不同的，這是在物聯網產品開發里面所面臨的主要的問題與挑戰。
圖5. IoT的系統架構模型
而其中網關的挑戰是最為巨大的，因為節點端到網關的連接方式多種多樣，例如在智能家居中，從節點端到網關(盒子)的連接方式就有藍牙、ZigBee、Wi-Fi；工業應用中可能是ISA100、無線HART、EnOcean、無線MBus、工業以太網等。而從網關到云端也有多種通信方式，蜂窩/衛星通信、以太網/光纖、Weightless、802.11ah、Sub Gig以及PLM/PLC等。
王維指出：“業界普遍認為物聯網發展的主要障礙是沒有統一的互連標準，而我認為沒有標準的原因是‘標準’太多。如何做一個平臺讓這么多的標準共存，才是關鍵所在，未來需要將所有‘盒子’整合成一個，一個網關就能控制未來的智能家居。”
這個“盒子”需要與傳統標準共存，因為幾乎所有現有市場都有根深蒂固的傳統標準，而非新市場的演進必然有一個過渡期，在其間需要支持現有和未來的標準，其也需具備“協議轉換”功能，來支持各種拓撲結構，其還需要模塊化的硬件和軟件，為更新標準提供降低成本的路徑；另外其還需要提供靈活的存儲方案，卸載一些數據中心功能；還需要具備本地數據分析的功能，一些數據無需傳回云端，在本地就可以處理。
飛思卡爾一體化盒子解決方案完美結合端到端軟件和融合的網關設計，也稱“應用盒子（one box）”平臺，為安全的物聯網服務交付和管理建立一個通用開放的框架。內置在平臺中的“盒子”（或服務網關）可將多個物聯網服務提供商的盒子融合到一個統一的設備中。應用盒子平臺將有助于簡化和確保家庭、公司或其他位置的最終用戶物聯網服務的交付，支持大量創新的物聯網服務的快速部署。
圖6. “一體化盒子”將所有盒子合而為一
這個一體化平臺的“盒子”（智能服務網關）能夠在一個統一設備中整合來自多個 IoT 服務提供商的盒子。
基于飛思卡爾 Kinetis 微控制器、i.MX 應用處理器或 QorIQ 通信處理器，該一體化平臺運行 Oracle 的 Java 軟件，并集成了 ARM 的 Sensinode 軟件，通過 6LoWPAN、CoAP 和 OMA Lightweight M2M 等基于標準的技術，安全地將大量低功耗邊緣節點設備連接起來。飛思卡爾、ARM 和 Oracle 的多種技術協同工作，提供一個安全的端到端 IoT 網關平臺，可加快并簡化多種創新型 IoT 服務的部署。
“一體化盒子”軟硬件平臺
下圖7所示為“一體化盒子”軟硬件平臺。它基于廣泛采用的Oracle Java SE Embedded和飛思卡爾行業領先的安全和嵌入式性能的處理器，支持大量的物聯網傳感器和邊緣節點。并具有極大的設計靈活性，能適應不同的市場規模應用，部署Oracle Java SE Embedded并根據需求集成飛思卡爾Kinetis微控制器、i.MX應用處理器和QorIQ通信處理器。
圖7. 飛思卡爾“一體化盒子”軟硬件平臺
安全是必須得考慮的一個問題，而飛思卡爾與Oracle攜手推出的世界首個基于開放平臺的安全服務交付基礎架構將提供最佳的安全性。Java技術可用在整個系統，使物聯網各個環節統一化，即使是最底層、對資源要求限制最多的邊緣/傳感節點。
節點端，通過硬件抽象層技術，Java ME能夠無縫運行在飛思卡爾MQX嵌入式操作系統和大量的飛思卡爾微控制器上；而基于飛思卡爾芯片技術和Java SE的全新安全服務網關平臺，可將多個物聯網服務提供商的“盒子”融合到一個一體化的“盒子”中，為服務提供商創建了標準化的安全平臺，使他們能夠快速高效的推出具有差異化優勢的物聯網服務；云端服務則基于Java EE技術。
針對 IoT的全產品線解決方案
飛思卡爾豐富的產品系列覆蓋了從物聯網邊緣節點到云端的整個鏈條，如下圖8所示，無論是業界擴展性最強、超低功耗的Kinetis微控制器系列，提供實時、高度集成的Vybrid控制器系列，提供多核可擴展性、適合多媒體和顯示應用的i.MX應用處理器系列，還是內置Layerscape架構的QorlQ處理器系列，都將為客戶提供多樣的產品選擇。
圖8. Freescale IoT解決方案
“我們可以肯定的是，在整個物聯網的全部架構鏈上，沒有任何一家公司的產品和服務會像飛思卡爾一樣貫徹始終。例如，一些可以在云端將服務做的很好的公司，卻沒有感知層的MCU產品。而飛思卡爾從感知層到網絡，再一直到應用端，從軟件到硬件覆蓋了整個物聯網的全部產業鏈。”王維最后指出。
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