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物聯網標準捉對廝殺
商機逐漸明朗

【作者: 王明德】   2017年02月03日 星期五

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隨著技術的演進與市場教育的成功,物聯網應用已逐步啟動,不過由於各種應用的類型不同,物聯網系統架構也不一,為確保系統中的各環節可順利互連,驗證成為物聯網上線前的必然流程,不過也因為各種應用的架構不同,客製化已成為物聯網測試的趨勢。


就應用來看,物聯網可分為消費性與非消費性兩類,這兩類對驗證的需求也不同,不過不管事哪一類,穩定連線是共通要求,宜特科技IOT工程部經理曹庭維指出,消費性應用的物聯網市場,在通訊部分,目前並沒有強制性標準,因此相關的標準種類既多且散,目前較主流為Wi-Fi與BT(藍牙)這兩個聯盟制定的驗證標準,ZigBee與近年來開始推動的RoLa也都有相關制定,由於消費性產品的市場競爭激烈,因此這些單位的驗證推廣,多著重於其產品Logo,可成為產品銷售時的品質保證,有利於廠商提升其競爭力。



圖一 : 宜特科技IOT工程部經理曹庭維指出,非消費性物聯網架構,其架構都為客製化設計,因此驗證單位也須有配合其客製需求。(攝影/王明德)
圖一 : 宜特科技IOT工程部經理曹庭維指出,非消費性物聯網架構,其架構都為客製化設計,因此驗證單位也須有配合其客製需求。(攝影/王明德)

Wi-Fi HaLow訴求低功耗與高穿透

Wi-Fi聯盟在2016年1月針對物聯網應用推出的IEEE 802.11ah,取名為Wi-Fi HaLow由於其功耗低,穿透能力強,比起現在存在的Wi-Fi技術覆蓋距離更遠,非常適合小尺寸、電池供電的穿戴式裝置,也非常適合工業設施內的部署,以及介於兩者之間的應用,包含醫護、車載、零售、農業等領域,HaLow所使用的頻段是非授權頻段的900 MHz以及Wi-Fi現有的2.4GHz、5GHz頻段,主打一般Wi-Fi一倍以上的傳輸距離,而非強調傳輸速度。這就可視為穿牆以及低功耗為優先的技術標準,此外,在技術佈局上,Wi-Fi HaLow與現有的Wi-Fi都是以IP網路架構為主,可以簡化物聯網架構。


Wi-Fi聯盟外,藍牙技術聯盟(SIG)也推出BT5.0標準,BT5.0的傳輸速度和傳輸範圍性能分別是上一代標準的2倍和4倍,一舉將BT5的峰值傳輸速率從1Mbits/s提高到2Mbits/s,連接範圍也從30公尺延伸到100公尺,新版BT5.0將無線技術標準帶向了一個新的境界,同時大幅擴展個人區域網絡(PAN)以及網狀網絡的連接範圍,並進一步在家庭與建築物自動化領域挑戰ZigBee技術。


根據Bluetooth SIG預計,2016年全球有將近30億個藍牙裝置出貨,2020年時達到50億台,屆時將在物聯網中佔1/3的節點,根據ABI Research,藍牙目前在智慧家庭市場的佔有率約為8%,預計將在2021年以前成長超過26%。藍牙目前在智慧家庭市場的占有率約為8%,預計將在2021年以前成長超過26%。


BT5.0聲勢浩大

藍牙技術聯盟執行總監Mark Powell表示,BT5.0將改變人們體驗物聯網的方式,以簡單、無所不在的形式存在於日常生活中。新技術能支援更遠的傳輸距離,將使物聯網裝置間的連線,不再受一般家用空間的條件限制,更快的傳輸速度則能讓藍牙傳輸更大的檔案資料,裝置軟體的更新速度也會更快。


在平台測試方面,AllSeen與OCF則是兩大支柱,AllSeen為2013年Qualcomm主導所創,主要是讓物聯網裝置透過Wi-Fi、電力線或乙太網路連結,可運用在Linux、Android、iOS、Windows等平台,後來微軟也宣佈加入該聯盟,該聯盟制定AllJoyn平台標準,讓物與物之間能互相發現對方,可應用的產品領域包括智慧家電、智慧電視、智慧音響、寬頻閘道器、車載電子等,並以Wi-Fi做為連線協定,如今已累積最多的會員數(超過200家),成為聲勢最浩大的物聯網平台之一,日前Qualcomm已將原始碼管理權移交給Linux基金會。


有別於AllSeen聯盟,由Intel、Samsung、Broadcom等廠商合作,於2014年7月籌組了Open Interconnect Consortium(OIC)聯盟(Broadcom因智財處理因素,後來離開該聯盟),該聯盟注重物與物之間的互連便利性、安全性、可信賴性,吸引更多如Cisco、Mediatek等ICT大廠的加入,其制定的OIC 1.0 RC版規範於2015年9月推出。為了讓其平台更壯大,該聯盟於2016年2月中旬更名為Open Connectivity Foundation (OCF)聯盟,其制定之IoTivity平台標準,也交由Linux基金會所管理,隨後微軟也加入該聯盟,使得OCF成為與AllSeen相抗衡的物聯網標準。


工業物聯網架構完整


圖二 : 工業物聯網智慧系統的建立,將可連結所有的智慧型設備、工業機器、人員、流程與資料,以此降低未來在工業應用和流程上,所需花費的人力時間和操作複雜度。(source: Cross Automation)
圖二 : 工業物聯網智慧系統的建立,將可連結所有的智慧型設備、工業機器、人員、流程與資料,以此降低未來在工業應用和流程上,所需花費的人力時間和操作複雜度。(source: Cross Automation)

德國工業4.0平台與工業網路聯盟(Industrial Internet Consortium;IIC)達成合作意向,在此之前,德國工業界與該國標準化領域權威機構已於漢諾威工業展上正式設立「工業4.0標準化理事會」,並提出工業4.0數位化產品的相關標準,做為這一概念的首倡者,德國希望通過主導標準化進程,持續引領工業4.0的發展。


參與設立「工業4.0標準化理事會」的機構包括德國聯邦信息經濟、通訊和媒體協會(Bitkom)、德國標準化學會(DIN)、德國電氣電子和資訊技術委員會(DKE)、德國機械設備製造業聯合會(VDMA)以及德國電氣工程和電子工業協會(ZVEI,通過上述理事會的設立,德國將形成「工業4.0平台」、「工業4.0實驗室網絡」和「工業4.0標準化理事會」三大平台,共同推進工業4.0從德國走向全球的局面。


其中「工業4.0平台」是一個負責具體推進工業4.0進程的協調機構,其下設若干個專門工作小組。日前工業4.0平台已和工業網路聯盟(Industrial Internet Consortium, IIC)的代表在瑞士蘇黎世會面,共同探討雙方分別推出架構的潛在一致性,即工業4.0參考架構模型(RAMI4.0)和工業網路參考架構(IIRA)的一致性,進而建立清晰的藍圖以確保未來的相互操作性。其他的議題還包括在IIC測試平台和I4.0測試設備基礎設施,以及工業網路標準化、架構和業務成果等領域展開合作。


一般認為這兩個領導性工業物聯網組織的積極合作,將能有效促成工業物聯網的普及。IIC是由AT&T、Cisco、GE、IBM 與Intel所共同組成,希望透過採用開放互通標準和通用架構,建立一套工業物聯網智慧系統,將所有的智慧型設備、工業機器、人員、流程與資料通連結在一起,以此降低未來在工業應用和流程上,所需花費的人力時間和操作複雜度。


測試客製化將成主流

目前物聯網仍未出現一家獨大的標準,不管是硬體設備製造商或系統整合商,其產品主動送測的意願仍不高,大多數的送測,主要是因應買方要求,而由於非消費性物聯網架構,其應用多為企業端,對架構的穩定度要求相當高,且其架構都為客製化設計,因此驗證單位也須有配合其客製需求,曹庭維以宜特科技的客戶為例,該客戶是德國的汽車組裝廠,目標是讓組裝設備上原有的WiFi設置可以連上物聯網路,由於車廠的組裝設備為移動式,設計者必須讓設備在不同WiFi 的接取點轉換,保證連線不斷,由於工廠的環境嚴苛,對無線傳輸的干擾相當多,對此宜特科技以過去在相關領域的經驗,設計出客製化驗證,確保其系統可在工廠環境下穩定運作。


曹庭維指出,隨著物聯網的蓬勃,目標不同的物聯網系統,其架構也不盡相同,過去的標準化驗證已無法滿足系統設計者的需求,客製化驗證已然成為趨勢,不過客製化驗證牽涉到測試機構的專業能力,因此曹庭維建議系統廠商,可選擇過去有相關專業的測試廠商,以利於縮短系統的上線時間。


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