细数物联网领域前进道路三大挑战

　　物联网已然变得非常流行，各种连接到因特网以及互相连接的电子设备构成了物联网的世界。物联网所涵盖的范围之广着实令人吃惊——从智能消费电子应用和车辆到可穿戴设备领域的几乎所有事物，而且覆盖范围由于移动应用的爆炸式增长还将大幅扩大。这些产品以及衍生出的生态系统将改变人们的日常生活。对于个人消费者来说，物联网能够让人们以更低的成本、更高的效率处理日常事物，使得生活更加安全，甚至还能使人们的生活变得更加健康。对于商业领域来说，物联网将为自动化、能源效率、资产追踪和库存控制、物流和定位、安防、个人追踪以及资源节约领域带来极大的变革。

　　图1：物联网将多个生态体系整合到一起。

　　构成物联网生态体系的应用涵盖智能家电（如冰箱、烤箱和HVAC系统）和汽车到可穿戴设备领域。尽管它们可能在应用形式和使用方法上并不相同，但上述应用领域具备四项关键的共性：感知、数据收集、互连和数据处理。本质上来说就是物联网设备能够感知事物，然后收集感知到的数据，最后这些数据将通过因特网传输至另外的设备或地点，进行处理或分析。物联网生态体系中的大多数设备由电池供电，并且必须在没有维护或替换的情况下工作数年。如果仅使用单个电池而要提供长时间的服务，这些设备的功耗就必须要尽可能降到最低。还有一些物联网设备将通过外部来源供电，即能量收集。在上述两种情况中，高效节能对于发挥物联网的潜力，造福大众生活来说都是至关重要的。

　　实现高效节能：物联网领域的主要挑战

　　物联网本身是一个很大的概念，能够彻底改变社会生活和人们的工作。实际上，物联网应用的开发正在诸多领域中进行着。在不远的将来，很多事物将和现在的看起来不一样，而且这还不是仅仅局限于消费电子领域。想象一下，像Nike FuelBand 一样通常需要8、9 个元件的可穿戴设备在3 到4 年后可能只需1 个元件，而且价格也会变得更加便宜。

　　图2：如何降低功耗、减小尺寸、缩减成本是物联网领域的主要挑战。

　　消费者对于更小、更轻薄设备的需求不断推动这种趋势，特别是在可穿戴设备领域。“摩尔定律”中所预测的大约18 个月左右晶体管数量就会激增这一情况使得这种趋势变得更加复杂。将8 到9 个元件减少到1 个需要高度的集成。不仅如此，当您将更多的功能集成到单个芯片上时，相应地必须要添加更大的存储器，这反过来也会增加功耗，而这点并不契合物联网设备追求更低功耗的需求。

　　在未来几年里，物联网将为我们提供非常卓越的用户体验。它将提供更好的互连，更简单更方便，并且是“永远在线”的，或者说给用户带来的体验是“永远在线” 的。倘若物联网设备能够“永远在线”，始终待命并执行用户的指令，那就无需摁一下按钮激活设备这种操作了。可穿戴的健康追踪设备是看得见的例子。它每天都记录用户的心率、全天的睡眠/活动时间。未来的物联网设备也需要实现类似的“每周7 天，每天24 小时”的工作。智能感知和大数据分析此时就会变得非常重要，通过更加智能的数据获取并且以更大的数据集进行处理，那么根据需求获得的动态趋势或重要项目就能够最快地得到确定并执行。这里不得不再次提醒，高效节能仍然非常关键，因为数据收集会增加功耗，存储器存储数据同样如此。

　　克服挑战

　　实现对于物联网设备至关重要的高效节能，使得设备仅需单个电池就能运行数年并不简单。这需要使用低功耗元件以及更加高效的电源系统。同时，架构和芯片本身也需要进行改变。现在，物联网领域各个方面的设计都集中于如何尽可能实现高效节能。对于智能手机来说，这意味着数量级的提升，不会一夜之间就实现。这种提升需要通过几代产品一步一步实现。

　　图3：物联网领域的方方面面都要求高效节能。

　　相较于仅基于处理器的元件，使用先进的工艺技术和已有的速度/功耗灵活性来扩展其产品功耗优势。利用集成的半导体器件和软件解决方案，能够实现能源效率数量级的提升。物联网是一个引人注目、非常有前途的领域，能够改变人们日常生活的方方面面。现在物联网领域已小有成就，但是发展空间还十分巨大。想要完全发挥物联网的潜力，就要把物联网生态体系中的设备变得更小更便宜，此时更高度的集成就变得至关重要。它还要求设备开发工程师能够为用户带来“永远在线”的体验，并找到新的方式来更加智能地感知和分析设备捕捉到的数据。