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从感知到网关,英特尔发力物联网

人们如何利用物联网连接万物?给你智慧的双眼,发现你看不见的世界!物联网通过传感器、无线传感器网络和多协议汇聚网关协力感知万物,让一切变的“无线”,让一切变的更简单。


“一花一世界,一叶一菩提”这是佛教里的一段话,大致意思是,一朵花就是一个宇宙,一个人身也是一个宇宙。万物渺小或者宏大,微观世界或者宏观世界,都是一个世界。万物都有自身天生的佛性,只是自己没有发现,平凡人不具备那个能力看见罢了。这里我们不是传教佛学,而是借此引出我们世界之大,还有许多许多我们未曾知晓的世界。


既然佛说,凡人不具备那个能力,那么我们何不制造工具去感知这个万物存在的世界呢?依托万能的互联网,物联网就这样诞生了。凭借科技的不断创新,无线通信技术、传感器技术、MEMS技术的进步,物联网(Internet of Things, IoT)的发展日趋成熟。物联网的系统架构如下图所示,




通过上图我们可以清晰的看到,物联网主要由“感知”传感器、无线传感器网络及对应通讯协议、多协议汇聚网关等部分组成。下面我们就一一为大家介绍这三个物联网关键部分:

传感器

人类更深一层次感知世界主要靠传感器来完成。世间的万物好比我们在C++编程语言课上学习的类一样,具有两个非常显注的特点:属性和方法,属性描述了万物的静态特征,而方法描述了其动态特征。任何一个事物往往是由一组属性和一组行为构成的,而我们不同的传感器正是去感知这些不同的属性与方法。如颜色传感器去感知到事物表面的颜色;温度传感器能感知到事物的温度等等;各种检测传感器种类与精度仍然在增长,随着时间的推移这个数量将会非常庞大,为我们“全方位”感知事物提供硬件基础。

无线传感器网络

无线传感器网络(WirelessSensor Networks, WSNs)是由部署在监测区域内大量传感器节点相互通信形成的网络系统,是物联网底层网络的重要技术形式。物联网的重要特点之一就是使物体与物体之间实现信息交换,每个物体都是一个对象。因此负责感知和记录信息的物联网底层网络必须能够反映每个被测对象的特点。无线传感器网络作为当今信息科学与计算机网络领域的研究热点,其关键技术具有跨学科交叉、多技术融合等特点,每项关键技术都需要亟待突破,主要体现在3 个方面,即信息采集系统设计、网络服务支持和网络通信协议设计。


信息采集系统设计需要利用有效的WSNs 网络模型、系统平台和操作系统支持等一系列关键技术完成。目前的WSNs 模型主要支持大范围的传感器节点布置,但是每个生产厂商的传感器节点产品在无线通信模块、微处理器和存储空间方面不尽相同,对于融合多类型传感器节点到统一的系统平台是一个巨大的挑战,因为不同的节点硬件设计存在差异。WSNs 操作系统必须支持相应的传感器平台,这样才能保证感知数据处理的高效性。


网络服务支持在传感器节点参数配置、传输数据处理以及控制、服务用于协调和管理传感器节点。这些网络服务在功耗、任务高度和资源占用方面加强了整个系统网络的性能。

网络通信协议设计,一个可靠并且低消耗的协议栈的开发对于支持多类型WSNs 应用具有重要意义。英特尔在硬件节点协议上做出了非常大的努力,联合微软与高通公司成立了统一物联网标准组织“开放互联基金会”(OFC),为互连互通去除障碍,不过这也将会是任重而道远。

多协议汇聚网关

多年之前,网关与无线传感器网络各自飞速发展,多种协议并存,各种接口独立存在,就像蓝牙,wifi,zigbee与443MHz无线通讯过着井水不犯河水的日子,而相互的兼容性都制约着各自的发展。在当前,如何将已有设备兼容,解决已有设备的互联互通,以充分利用已有设备,已部署网络就变得尤为重要。前年英特尔正式推出基于Quark系统芯片X1000系列处理器的网关解决方案,很好的解决了这一个问题。该平台通过连接原本孤立的传统系统、再通过数据过滤,处理,加密等步骤实现云端共享,由于集成了成熟的解决方案,客户不必重新开发基础构建模块,就像下图示例展示:




英特尔智能网关通过强大的云端处理能力向下兼容已有无线传感器网络,大幅减少设备重复建议费用与时间,向上通过简单指令即可轻松连入“云服务”。“以网关为重要核心,诸多传感器为数据来源,构建一个能够实时追踪,大数据分析的物联网端到端的解决方案”这就是英特尔正在实现的。


英特尔发力物联网并非从某一个层面去渗透,而是布局了整个生态环境,让物联网有生根落地的“感知”土壤,联合微软AZure去释放无穷能量的“云服务”,英特尔在物联网变得愈加引人关注。




(原文作者:陈双叶,北京工业大学电子信息与控制工程学院工学博士,副教授,硕士生导师。研究方向:智能测控技术;嵌入式系统技术;智能仪器仪表。

部分图片来自网络)


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