物联网正在走向边缘化 安全顾虑是普及的首要阻碍因素

在今年的Embedded World，业界大厂竞相展示各种围绕着物联网边缘运算的相关产品，并积极发表完整的物联网生态系统或平台，瞄准在封闭回路环境中隐藏的安全风险。

在今年的嵌入式电子与工业电脑应用展(Embedded World 2018)上，来自全球的参展商们不约而同地聚焦在“边缘运算”(edge compuTIng)上，强调在边缘装置(edge device)处理更多资料，以避免传送敏感的资料到云端。

这也许是由于欧盟(EU)的通用资料保护规则(GDPR)即将在5月25日全面生效，或可能只是因为目前的装置缺乏足够的安全性。

最近一篇关于物联网(IoT)网路安全的报告将原因指向了后者。资安公司Trustwave SpiderLabs副总裁Lawrence Munro发布了IoT网路安全的调查报告，他表示：“随着物联网持续普及，制造商们由于急着将产品推向市场，而忽略了网路安全基础的重要。我们看到由于这些制造商不熟悉安全编码概念，导致产品存在漏洞，有些整合至最终设计已长达十年之久。由于更新物联网产品在本质上极具挑战性，因此即使发布增补程式(patch)，许多产品仍然容易受到攻击，而且增补程式通常都还没有开发出来。厂商需要正确地记录，并在他们的网路中测试每个连接到网路上的产品，或是面对成千上万种易于被网路攻击者用来犯罪的潜在新攻击手法。”

他补充说：“任何具有IP网址的装置或感测器一旦连到公司的网路，便可能开启后门，造成毁灭性的网路安全事件。”

这篇报告中并提到物联网的应用正快速成长，预计在2018年底，约有5/6的组织都会采用某种程度的物联网技术，而安全顾虑成为阻碍物联网普及的首要因素。

Embedded World 2018

因此，在今年的Embedded World中看到各种围绕着物联网边缘运算的相关产品发表与展示，就一点也不令人意外了。此外，业界大厂也积极发表完整的物联网生态系统或平台，瞄准在封闭回路环境中隐藏的安全风险。

恩智浦半导体(NXP)积极闸释物联网边缘运算能力的重要性。NXP资深副总裁兼微处理器总经理Geoff Lees说：“具备自我学习能力的边缘节点系统开始影响物联网，并扩展至闸道器与边缘装置进行处理。未来的边缘运算将需要高效能的运算能力、资料搜集的安全性、管理与决策能力。”

在NXP展示的装置中，超小型的物联网芯片(IoT-on-a-chip)封装整合了i.MX应用处理器系列的功能，并支援Wi-Fi/蓝牙标准，让消费和工业产品开发人员能快速地打造小型物联网产品。Lees表示，该公司专有的超低漏电SRAM比传统记忆体减少了10倍的静态漏电，能与三星(Samsung)非挥发性STT-MRAM记忆体搭配使用，实现更快1,000倍的唤醒时间、比传统嵌入式快闪记忆体更低400倍写入功率，并可实现更长100倍的电池续航力，从而打造出“即时启动”(instant-on)的物联网边缘节点产品。

德州仪器(TI)在Embedded World展示其SimpleLink MCU平台，并发表新款MCU，为Thread、Zigbee、蓝牙5和Sub-1 GHz提供多标准和多频段连接性

意法半导体(STMicroelectronics；ST)展示最新的STM32WB无线SoC，结合微控制器(MCU)以及为物联网同时支援多种通讯协定标准的能力。这些装置结合基于ARM Cortex-M4的多功能MCU以执行主要的应用，以及Arm Cortex-M0+核心以减轻主处理器的负担，并提供蓝牙低功耗(BLE) 5和IEEE 802.15.4通讯标准执行即时作业。此外，该无线功能还可支援其他无线通讯协定，包括OpenThread、ZigBee或专有协定，提供更多连接至物联网的选择。

ST微控制器部门总经理Michel Buffa表示：“终端用户不断追求功能更好、价格更实惠的智能连网产品，STM32WB系列提供开发人员需要的进阶整合和双核心效能，以满足使用者的需求。此外，STM32开发生态系统的相容性带来设计优势，能够大幅缩短智能灯、健身追踪器、医疗监视器、信标、标签与安全装置等新产品的上市时程。”

意法半导体STM32WB电路图

GreenWaves Technologies是另一家强调在边缘进行处理的公司。该公司的GAP8物联网应用处理器采用波隆那大学(University of Bologna)与苏黎世联邦理工学院(ETH Zurich)基于RISC-V技术所开发的平行超低功耗(PULP)运算开放源码平台，可开发、部署与自主操作智能感测装置，以撷取、分析与分类影像、声音或振动等众多资料来源后开始执行动作。经最佳化的GAP8可执行大量的影像和音讯算法，包括卷积神经网路(CNN)推论，且极具能源效率，这归功于整合的8核心运算丛集和卷积硬体加速器。

总部位于都柏林的S3半导体(S3 Semiconductors)展示其SmartEdge平台，可提供成本最佳化的客制单芯片解决方案，满足物联网边缘所需的效能。该公司表示，在边缘进行处理是一个快速发展的趋势，可在来源加速资料分析，并降低对于云端处理的依赖，进而更快速地进行决策。

边缘装置通常需要耦合至资料转换器的高灵敏度感测器类比前端(AFE)、执行复杂嵌入式软体的MCU、具有安全性，并支援有线或无线通讯接口。将所有这些功能整合在一起，通常需要本地校正和低延迟即时控制能力，从而带来巨大的设计和整合挑战。S3表示其平台可在单个ASIC中整合感测、校正、控制和通讯功能。

控创科技(Kontron)也强调许多业界人士不愿意将资料放在云端的顾虑，这就是为什么该公司主打本地运算和储存。Kontron表示，嵌入式服务器或雾服务器(fog server)将会是一个巨大的成长领域。雾服务器类似云端系统，但位于本地。Kontron表示，该公司能够让客户在装置端加入更多智能功能。

针对其边缘至雾运算策略，Kontron推出了一款嵌入式服务器ZINC CUBE C232，专门设计给执行复杂运算任务的应用，例如需要处理和分析大量资料的机器学习或人工智能(AI)。它采用平台式设计，适用于工业应用、分析、AI和嵌入式视觉。此款嵌入式服务器支援时效性网路(TSN)，最多可连接四个埠，适用于边缘和雾运算，可搭载第七代英特尔(Intel)服务器级的处理器，并支援高达32GB的DDR4 RAM记忆体。

Kontron也宣布与NXP合作，为下一代工业物联网边缘装置带来更多智能与效率，包括云端运算、边缘运算与工厂端的创新，也就是所谓的工业4.0。

通用电器(GE)旗下GE Power也在Embedded World推出新一代工业网际网路连接控制(IICS)解决方案。该公司自动化与控制部门资深产品经理Vibhoosh Gupta表示：“我们尽可能地让机器更聪明。云端平台也许能提供更具弹性的运算环境，这对于车队管理是非常有帮助，但是对于需要即时分析的应用来说，将资料发送到云端会造成资料的延迟处理，所以我们别无选择，只能走向边缘。”

GE IICS解决方案为来自工业系统边缘的资料提供储存、分析以及快速传输，该公司提到只有一小部份的资料被用于工业流程，所以该系统利用GE Predix分析套件分别应用于边缘和云端，以便更能运用这些制程中所产出的资料，来减少停机时间并降低运营成本。

瑞萨电子(Renesas Electronics)在会中宣布进军工业以太网络模组市场，进一步提升其芯片业务。该公司称其新型I-RJ45为工业用以太网络接口的完整解决方案，在RJ45连接器中加入了完整的电子与软体功能。

该解决方案整合单埠或双埠RJ45连接器，并支援各种工业网路从属(Slave)应用，包括感测器、发射器、闸道器、操作人员终端机(operator terminals)和远端I/ O。此外，它还包括一个智能RJ45模组，配备嵌入式软体以支援多个工业以太网络协定堆叠。软体套件和样本程式码为系统制造商提供了一套完整的工具和架构，有助于其打造应用，而无需任何额外的前置成本，并免除复杂性。

瑞萨I-RJ45工业以太网络模组

I-RJ45模组解决方案是一款随时可用的硬体和软体解决方案，已预先通过PROFINET认证，可用于大量生产的应用程式。瑞萨电子计划未来支援包括EtherCAT和EtherNet/IP等其他工业通讯协定。利用通用的应用程式接口(API)轻松地连接到通讯协定软体，并可整合到瑞萨电子的其他ASSP解决方案。