從比爾蓋茲20年前“擁抱未來”一書提及物物相連的愿景，到10年前ITU國際電信聯(lián)盟以“TheInternetofThings”為“物聯(lián)網(wǎng)”這個名詞定調(diào)。近年來網(wǎng)際網(wǎng)路從人與人(P2P)的連接到人與物(P2M)的溝通時，下一階段將再深入物與物(M2M)之間的溝通，也就是將實體世界(PhysicalWorld)的萬物透過網(wǎng)際網(wǎng)路(Internet)相互連接起來，這將是資通訊時代的終極應(yīng)用，也是近幾年CES大展中，IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與相關(guān)應(yīng)用火紅的因素…
物聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)與領(lǐng)域應(yīng)用
在2009年IBM曾提出“SmarterPlanet(智慧地球)”的愿景，指出在實體世界的萬物將具備感知能力，以網(wǎng)路全面互聯(lián)互通并且更具智慧，這正是物聯(lián)網(wǎng)的概念。
IoT物聯(lián)網(wǎng)帶動相關(guān)感測器、低功耗微控制器、網(wǎng)通產(chǎn)品的發(fā)展。
結(jié)合智慧家庭的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)與眾多裝置(zigbee.org/Honeywell/iDevice/iHomeSchlage)。
臺灣在2011年成立了臺灣物聯(lián)網(wǎng)聯(lián)盟(TIOTA)，主要結(jié)合產(chǎn)學研等單位，共同推動整合海內(nèi)外物聯(lián)網(wǎng)相關(guān)資源，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和生產(chǎn)效率能源利用效率的提高，促進產(chǎn)業(yè)與政府、國際間合作，并推動WSN的各項應(yīng)用。而IoT也是今年(2015)拉斯維加斯消費性電子展(CES2015)中最火熱的應(yīng)用主題。
IoT物聯(lián)網(wǎng)從整體架構(gòu)，大致可以區(qū)分為：
1.感知層(SensorLayer)－由各種RFID標簽、有線及無線感測器(Wired&WirelessSensor)所組成，負責傳遞感測資料，這部分是發(fā)展感測元件廠商可布局之處。
2.網(wǎng)路層(NetworkLayer)－由各種極低功耗的有線／無線網(wǎng)路規(guī)范，如802.15.4、6LoWPAN、ANT、WirelessHART、ZigBee、MiWi、WIA-PA、ISA100等協(xié)定，以及802.11Wi-Fi、甚至2GGSM/2.75GGPRS/3GCDMA/3.5GWCDMA/4GLTE等行動通訊協(xié)定，將各種感測器的資料上傳到云端伺服器，這部分將是提供各種無線網(wǎng)路協(xié)定的軟／硬體元件廠商，網(wǎng)通設(shè)備供應(yīng)商、電信營運服務(wù)商，以及網(wǎng)際網(wǎng)路服務(wù)商(ISP)、云端服務(wù)供應(yīng)商的市場。
3.應(yīng)用層(ApplicationLayer)－它涵蓋到應(yīng)用領(lǐng)域相當廣泛，從環(huán)境監(jiān)測、無線感測網(wǎng)路(WirelessSensorNetwork；WSN)、智慧電網(wǎng)(SmartGrid)與能源管理、醫(yī)療照護(HealthCare)、食品管制系統(tǒng)、產(chǎn)品供應(yīng)鏈，以及從智慧家庭(SmartHome)、智慧建筑(BuildingManagement)、智慧工廠(SmartFactory)，以至于延伸到智慧交通運輸／物流、甚至智慧都市的大范圍的應(yīng)用，可說是山也能IoT，海也能IoT。
物聯(lián)網(wǎng)的智慧家居、穿戴式裝置與工控應(yīng)用
近年來CES的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，較著重于透過智慧手機、平板、穿戴式裝置(WearableDevices)，來做智慧家居(SmartHome)與工控應(yīng)用上的結(jié)合。從從原有的智慧手機等可攜行動裝置、穿戴式裝置所延伸。從像是蘋果日前發(fā)布的AppleWatch，就可以透過藍牙？iPhone的Wi-Fi？開啟車庫的門。
而從智慧家庭的物聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)為例，目的在于建構(gòu)家庭控制與自動化，其應(yīng)用到的硬體設(shè)備，包括門鎖、防盜門禁鎖、監(jiān)控器、中央恒溫空調(diào)、LED燈調(diào)光器、燈光控制、感應(yīng)器閘道等硬體設(shè)施，這些都能將測到的各種訊息，傳至網(wǎng)際網(wǎng)路，到達云端的服務(wù)平臺，使用者再藉由平板、智慧手機、智慧手表，來登入云端服務(wù)商所提供的服務(wù)入口網(wǎng)站－來查看家里的各種即時狀況，或控制家里的各種家電。此外還可設(shè)定若發(fā)生特殊狀況時，將警示訊息透過簡訊、E-mail、語音的方式傳送到使用者的手機上。
為了能相互連接，所使用的通訊網(wǎng)路也必須需標準化，像運用Z-Wave、ZigBee、6LoWPAN、BLE(BTSmart)、Wi-Fi、NFC等無線網(wǎng)路，以及透過有線／路由的TCP/IP、HTTP、SemanticWeb(Web3.0)等網(wǎng)路標準。
物聯(lián)網(wǎng)的平臺與網(wǎng)路連接標準
近年因“平臺(Platform)”的概念興盛，也有人在物聯(lián)網(wǎng)的第二層與第三層中間加入一個“平臺層(PlatformLayer)”的概念。無論是過去的筆電／桌機等個人電腦平臺，或是平板電腦、智慧手機等行動裝置(iOS/Android)平臺、穿戴式裝置(WearableDevices)平臺，當然是既有ICT資通訊產(chǎn)商開發(fā)新產(chǎn)品、新應(yīng)用的殺戮戰(zhàn)場之處。
在Wi-Fi無線網(wǎng)路執(zhí)龍頭地位的博通(Broadcom)，早于2013年推出支援低功耗藍芽(BluetoothLowEnergy；BLE)的系統(tǒng)單晶片，隨后于6月推出嵌入式無線網(wǎng)路連結(jié)裝置(WICED)平臺，整合ARMCortex-Mx晶片與博通Wi-Fi晶片的套件，大小僅一支隨身碟，內(nèi)建了必要的通訊協(xié)定推疊(WICEDSmart)軟體，提供Wi-Fi、BLE等無線連網(wǎng)能力與服務(wù)，讓客戶在各種消費性裝置上輕松地開發(fā)Wi-Fi連線功能；2014年6月追加iBeacon室內(nèi)定位服務(wù)，并獲得蘋果iPhone6采用。
英特爾(Intel)于在CES2014首度公開僅一張32mmx24mm、SD卡大小的雙核微型電腦平臺－Edison，內(nèi)嵌一顆22nm半導(dǎo)體制程打造，時脈僅400MHz的Quark處理器，整合Wi-Fi與藍牙射頻模組，瞄準物聯(lián)網(wǎng)、無線感測與穿戴式裝置商機。
今年在CES2015，進一步公開僅直徑18mm(一顆鈕扣大小)的Curie(居里)模組平臺，內(nèi)嵌32位元、100～400MHz的QuarkSESoC微系統(tǒng)晶片，為采用PentiumMMX架構(gòu)、晶片面積僅Atom約十分之一，同時內(nèi)建80KBSRAM、384KBFlash快閃記憶體、PCIExpress控制器的特制SoC晶片；模組已嵌入微型即時作業(yè)系統(tǒng)(RealTimeOS)，另外還設(shè)計了低功耗藍牙射頻模組，6軸加速度與慣性感性器與電池充電模組(PMIC)的設(shè)計，可進一步作為穿戴式裝置、IoT無線感測網(wǎng)模組(WirelessSensorNetwork；WSN)的應(yīng)用。
超微(AMD)則于2015年1月29日，公布代號“ProjectSkyBridge”的AmbidextrousComputing－不同架構(gòu)的CPU可互換性的處理器架構(gòu)設(shè)計。采下一代Puma+的x86核心、GCN(GraphicsCoreNext)繪圖處理器架構(gòu)的APU，以及低功耗64位元ARMCortex-A57核心(同樣整合AMDGCN繪圖處理器核心)的SoC晶片，都將采用20nm制程、具備針腳相容、互換的設(shè)計，提供客戶設(shè)計出單一嵌入式主機板，能夠安插x86的SoC(以安裝Windows/Linux/RTOS等作業(yè)系統(tǒng))或ARM的SoC晶片，可降低硬體與軟體的投資，賦予產(chǎn)品在IoT應(yīng)用中的CPU架構(gòu)互換的更高彈性。
安謀(ARM)已提出mbed物聯(lián)網(wǎng)平臺，適用于旗下所有ARMCortex架構(gòu)的處理器(包含授權(quán)給高通、聯(lián)發(fā)科、輝達、瑞芯微等廠商)。其mbedOS支援了常見的Sub-GHzZ-Wave與Thread，以及ZigBee、6LoWPAN、BluetoothSmart、Wi-Fi、3G、LTE等網(wǎng)路通訊協(xié)定，提供mbed裝置伺服器與相關(guān)RESTAPIs、資料與裝置管理登錄、安全性管理授權(quán)等驅(qū)動程式介面的建置。
因為ARM架構(gòu)已形成完整的產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈，相關(guān)開發(fā)工具齊備，mbed有助于解決過去IoT物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)平臺，在OS、API、NetworkStacks與程式碼語法上各自為政而不一致的情形。
蘋果在2014年也公開自己的HomeKit－IoT裝置AppsSDK開發(fā)套件。供數(shù)位家居廠商開發(fā)出透過iPhone、iPad等iOS裝置，以觸控甚至Siri語音控制的方式，來無線操控家中各種家電設(shè)備。于拉斯維加斯落幕的CES消費性電子展中，Schlage公司展示一款SchlageSense智慧型門鎖，允許iPhone用戶透過Siri語音下達像是unlockmydoor口語指令來解鎖開門。iHome、iDevice推出智慧型電源插座，Incipio推出IncipioDirect無線智慧型插座與燈泡轉(zhuǎn)接頭等。
由高通(Qualcomm)主導(dǎo)并于2014年成立的AllSeen聯(lián)盟，由海爾(Haier)、LG、Panasonic、Qualcomm、Sharp、SiliconImage和TP-Link等公司組成，一開始采用Qualcomm的開放源碼平臺AllJoyn為基礎(chǔ)。透過Wi-Fi、電力線或是乙太網(wǎng)路聯(lián)結(jié)，并運作在Linux、Android、iOS或是Windows等平臺，隨后微軟(Microsoft)也宣布加入。Qualcomm也宣布以旗下Atheros技術(shù)資源，與LED燈泡廠LIFX合作開發(fā)可藉由網(wǎng)路連動的智慧LED燈泡。
谷歌(Google)則由去年(2014)2月購并由iPod之父創(chuàng)立的NestLabs所提出的Thread連網(wǎng)平臺概念，目前已有超過800個會員加入。Thread專門鎖定智慧家庭市場，采用802.15.4規(guī)范并以IPv6為其網(wǎng)路層的主要架構(gòu)(即6lowWPAN)，不受任何硬體(x86/ARM)、軟體平臺(不限iOS或Android)或各種無線實體層技術(shù)的限制，將吃下像Zigbee、ISA100.a、WirelessHART、MiWi、Z-Wave、BluetoothSmart等各種800～900MHz、2.4GHz頻段相容的各種以802.15.4為規(guī)范的連結(jié)技術(shù)，為消費者省去閘道器(Gateway)讓裝置直接連接，最多一個節(jié)點250個裝置。以Nest向來發(fā)表出不下于蘋果的簡約時尚外型與軟硬整合的實力，加上有谷歌的背書，絕對是最具潛力的物聯(lián)網(wǎng)／數(shù)位家居平臺標準的黑馬。
