物聯網(Internet of things,IoT),是一種新一代的信息技術概念。顧名思義,物聯網就是物物相聯的互聯網,是以互聯網為基礎,將網絡延伸并擴展到任何物品之間,使聯網的任何物品都可以進行通信的網絡。這一概念最早成型于上世紀末,2005年國際電信聯盟正式定義了“物聯網”這一名詞。
物聯網中“萬物相聯”的概念內涵是非常廣的。與傳統互聯網不同,幾乎我們生活、生產活動中所能遇到的一切物品、工具、機器、設備,都可以成為物聯網的終端設備。這也就意味著,未來的物聯網時代中,幾乎一切物品都有了自己的通信、感知和聯網能力。在此基礎上,全社會將迎來宏觀和微觀層面的重大變化。
一方面,我們生活的城市將因物聯網的普及而演變為“智慧城市”。所謂智慧城市,就是公共空間中發生的幾乎所有事件的信息都會被全方位捕捉,并傳遞到中樞進行分析和處理。城市管理平臺可以精確掌握每個角落的空氣、光照、噪音、人流和車流量、突發事件等信息,并根據實際情況實時采取最優策略調整網絡中的公共設施運行狀態,同時將人們需要的數據實時共享給每一位市民。例如,夜晚人們在路邊散步時,路燈可以自動調整亮度照亮步行區域;有人在馬路上跌倒,附近駛來的汽車會立刻收到警報進行減速避免事故;午休時間住宅區附近噪音水平過高,管理平臺可以實時調整附近的車流、建筑工地施工等,以降低噪音水平,等等。
另一方面,我們的家居住處也會升級到“智慧家居”。一切生活電器、照明設備,乃至開關、門窗都實現聯網和自動化。家中的空氣、溫度、濕度、光線都能實現自動化調節,保持最佳的人體舒適度;冰箱可以自我監測食物庫存,自動發出購物訂單;熱水器、電飯煲在下班回家之前自動熱水、煮飯;安保系統隨時監測住宅周圍動向,發現異常后自主判斷威脅級別,將高等級異常報告給主人,等等。
智慧城市也好,智慧家居也罷,過去只是人們對未來生活的一種暢想,如今因為物聯網的發展而很快就會成為觸手可及、稀松平常的現實。那么,我們離這樣的未來還有多遠呢?
隨著移動互聯網在全球廣泛普及,尤其是4G網絡成為主流之后,無處不在的無線信號使得“萬物互聯”的網絡建設有了實現的基礎條件。如今4G網絡即將全面升級為千兆級LTE網絡標準,也正式拉開了物聯網社會的建設序幕。
物聯網的關鍵技術基礎:移動互聯技術想要做到萬物互聯,必要條件就是先進、廣泛覆蓋的移動互聯網。但傳統的移動互聯網標準主要為PC、手機等智能設備設計,需要進一步升級才能更好地滿足物聯網的需求。在這樣的背景下,美國高通公司主導的無線通信產業聯盟發布了兩種針對物聯網不同應用環境的全新通信標準:eMTC(Cat-M1)和NB-IoT(Cat-NB1)。
eMTC全稱增強機器類通信,是基于4G LTE演化而來的通信標準分支。其上下行峰值速率最大為1Mbps,支持移動性、可定位,主要滿足物聯網中物與物的較高速通信需求。與LTE相比,eMTC功耗較低、成本極有優勢,適合智能物流、智能可穿戴設備、智能充電樁、智能電梯、智能自行車等應用場景。
NB-IoT,全稱基于蜂窩的窄帶物聯網,是物聯網的另一個重要分支。其通信速率較低,移動性不強,可部署于LTE網絡,覆蓋范圍(尤其是室內覆蓋)極大,支持巨量設備同時連接,且功耗和成本極低,非常適合諸如遠程抄表、資產跟蹤、智慧農業等應用場景。
eMTC和NB-IoT共同構成了物聯網的通信標準基礎。高通公司研發,各國運營商正在進行部署的千兆級LTE通信網絡只需簡單改動就能對這兩種物聯網絡提供支持,因此物聯網的普及在運營商側基本是沒有障礙的。相比之下,更關鍵的環節就是物聯網終端設備的調制解調器,亦即物聯網芯片。
雙模物聯網芯片:物聯網普及的必要條件如前所述,兩種物聯網通信標準各有各的適用場景和環境。eMTC適合較高帶寬的移動通信,NB-IoT則適合低帶寬、斷續連接的固定通信場景。然而,接入物聯網的設備經常會跨越兩類應用場景,在不同的狀態間來回切換。要同時照顧這兩類用途,設備就需要兼容兩大通信標準。然而,同時安裝兩套不同標準的通信芯片、天線,還要配置切換用的軟硬件,顯然在成本、功耗、電路板面積、軟件復雜度、通信穩定性和性能等指標上都不會很理想。這個問題就成了讓更多類型的設備支持物聯網的一大障礙。
為了克服這一困難,高通公司憑借雄厚的技術實力、豐富的研發經驗,推出了同時支持兩大標準的雙模物聯網芯片,MDM9206。該芯片在很小的體積、較低的功耗與成本下,實現了同時支持兩種通信標準,并可在兩種網絡間無縫切換的能力。配備這款芯片的設備既可以在固定狀態下使用NB-IoT標準進行低功耗通信,又可以在需要移動、高帶寬通信時切換到eMTC網絡。設備開發者無需為網絡切換的穩定性擔憂,相關軟件配置接口也非常簡單。使用這款芯片的物聯網設備,開發難度、周期、連接性能、適用范圍、都有明顯優勢。雙模物聯網芯片的誕生,讓傳統行業跨入物聯網時代的門檻大大降低,影響不可不謂深遠。
由此,大規模物聯網部署的障礙已經基本掃清,各國運營商已經開始著手進行物聯網的全面建設。物聯網生態也走上了良性發展的道路。
物聯網生態建設:來自高通公司的推動力在物聯網時代,最激動人心的變革之一就是城市智慧交通。通過無處不在的道路監測網絡、具備自主駕駛能力的汽車和汽車間、汽車到物品間的通信網,管理平臺可以大幅提升交通管理的效率,明顯減少道路擁堵和交通事故。
高通公司為智慧交通的建設準備了一系列創新技術。其中,智能道路傳感器可以使用雙模物聯網芯片廣泛部署;自動駕駛汽車可以集成高通的LTE/多頻段Wi-Fi/藍牙通信芯片,在高速行駛條件下保持與城市交通網絡的連接;高通的汽車到所有物品(V2X)解決方案使汽車可以無縫與各處的物聯網傳感器、智能停車桿、行人攜帶的智能設備等進行通信,實現完全自主化的駕駛能力。目前,高通已經與奧迪汽車和愛立信通信、SWARCo智能交通系統公司、凱澤斯勞滕大學組建了“連接未來萬物的網聯汽車”(ConVeX)聯盟,并在德國開始進行了V2X技術的測試部署實驗,為未來的無人駕駛、智慧交通產業打下基礎。高通還收購了領先的汽車智能設備半導體供應商恩至浦,進一步加強了自身相關的技術實力與產業影響力。
智能家居產業也是物聯網生態的重要組成部分,與人們的日常生活息息相關。高通已經與通用電氣、海爾、亞馬遜、騰訊等企業合作,開發基于高通物聯網連接技術的各種家居自動化設備和電器。很快,我們常見的家用電器如冰箱、空調、洗衣機、廚房電器、掃地機、門禁安防等,都將接入家庭局域網絡,納入家居自動化控制體系,使我們的生活更為便捷舒適。
城市公共視頻監控系統則是另一大受惠于物聯網革命的領域。如今現代城市已經遍布視頻監控探頭,但傳統上這些探頭大都從屬于各自分散的管理平臺。在高通雙模物聯網技術的幫助下,傳統的使用有線局域網連接的探頭可以立刻接入無線互聯網,全部聯結在城市統一的監控平臺上。由此以來,平臺就可以實時掌握城市空間所有公共區域的情況,立刻發現事故、犯罪等突發事件,及時發出警報或調配響應資源。如今,高通正在與Sony、Panasonic、GoPro等視頻設備方案提供商合作,共同打造下一代物聯網視頻監控系統,并已經開始在一些城市進行測試和部署。
以上只是高通公司對物聯網生態推動的幾個例子。除此之外,高通在商業與工業、能源、基礎設施、消費電子等產業方面均在大力推進物聯網升級和生態建設。不夸張地說,今天物聯網生態高速發展的背后,高通公司正是最大功臣。
展望未來:高通公司將持續在物聯網產業中保持主導地位從運營商到終端設備,從通信標準到生態建設,物聯網產業的關鍵環節全部都在由高通公司主導。未來,隨著全球從互聯網時代跨入全新的物聯網時代,高通在社會經濟生活中的影響力和地位還會進一步提升、加強。這既是因為高通公司有著強大的技術實力,更在于高通公司持續的創新精神,并堅持向“連接萬物”的遠大理想而不斷努力進步。作為當今移動互聯網和未來物聯網社會背后的最大功臣,高通公司值得我們送上敬意和感謝。