聚焦物联网:成功关键数据分析;工业物联网打通任督二脉

1.Weightless-P为IoT应用扩展双向通讯标准；

2.WoT 的成年仪式－通讯协定技术变革；

3.物联网成功关键之一：数据分析；

4.资料撷取/分析瓶颈突破 　工业物联网打通任督二脉；

5.物联网持续发烧 网购智能灯泡销量暴增逾3倍；

6.WIN 10物联网版本正式释出 同样免费提供

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1.Weightless-P为IoT应用扩展双向通讯标准；

Weightless特别兴趣小组(Weightless SIG)正致力于开发低功耗广域网路(LP-WAN)新标准，瞄准无法采用诸如Wi-Fi或ZigBee等现有无线网路的物联网(IoT)相关应用类型。 新的Weightless-P标准主要针对具挑战性的都会环境，可在高达2km的距离内为以电池供电的行动装置或基地台提供双向通讯。透过联手SIG成员 云创科技(M2Communication；M2COMM)提供基于现场可验证的技术，该新标准预计可在今年第四季准备就绪，并于2016年初推出首款硬 体产品。

Weightless SIG执行长William Webb指出，这项计划一开始源于电视“空白频谱”(white space)作业频率的重覆利用。“那其实是Weightless-W标准，但全球并未着眼于开发空白频谱的可用性，因此该协议一直被搁置直到频道可用的 时候。”SIG后来开发了Weightless-N，并在今年五月发布，瞄准在高达7Km的距离内以低资料率为IoT装置到基地台提供低成本的单向通讯。

“但还有一系列的应用需要双向通讯，”Webb说，“以便确认讯息接收、软体更新等。他们需要比Weightless-N更高的资料率。Weightless-P正瞄准了这些市场需求。”

根 据Weightless SIG官网，Weightless-P将利用窄频通道以及12.5kHz通道的FDMA+TDMA调变，作业于免授权的sub-GHz ISM频段。IoT装置与基地台的通讯将可实现时间同步，从而管理无线电资源与处理交握机制以实现装置漫游。可用的通讯资料率能够根据链路品质与所取得的 资源，在200bps到100kbps之间调整。

至于发布该标准的时间表，Webb指出，目前许多技术细节都已经到位了。“Weightless-P将重复利用Weightless-W　MAC层中的许多原则，”而实体层则根据M2COMM的RF技术，并进一步扩展范围。

M2COMM 技术发言人Fabien Petitgrand表示，原始技术瞄准在100m左右中等范围，为IoT装置(数位价格标签)提供室内覆盖。这些数位价格标签采用电子墨水(e- ink)或LCD显示器，能够取代商店货架上的纸类价格标签， 让商店得以透过无线方式调整产品价格。这项技术的其他主动式应用还包括工厂中的生产批次的资讯显示器，提供包括即时状态与待处理的下一个步骤等资讯。由于 这是一种双向的通讯，这些显示器还能整合感测器，监测货品的环境状况。双向通讯还可实现讯息传送验证以及单向通讯无法支援的其他安全功能。

虽 然Weightless-P是从M2COMM的技术发展而来的，但Petitgrand强调它也不是照单全收。“Weightless还重新利用在我们系 统中的一些技术，例如其低功耗作业模式，而且还使其更为先进。它其实更像是从头开发起的技术，而不是重复利用。”Petitgrand并指出，参与定义这 项标准的成员们“都有丰富的经验，也清楚地知道开发的目的以及如何实现。”他预期，一旦这项标准完成，M2COMM将为符合新标准而准备好调整其晶片设 计，最早在2016年初推出Weightless-P硬体。

Petitgrand表示，目前虽然还有其他的LP-WAN方案可用或正开发 中，也有手机系统到IoT等应用，但Weightless-P标准具有一些关键差别。“IoT的趋势正朝向采用上行链路但小量资料传输的大量装置发展， ”Petitgrand指出，Wi-Fi并不是为大量利用同一接取点(AP)的装置而设计的，网格网路也无法扩展到给几千个装置应用，而行动网路要处理许 多装置同时传送简短讯息的话，开销又太大了。

Petitgrand并指出，Weightless-P专为服务于工业IoT(IIoT)应 用而设计，在这一类应用中，双向通讯至关重要。诸如SigFox与LoRa等系统并不能在所宣称的最大范围内确保可靠的双向通讯，“随着用户数目增加，干 扰与杂讯随之提升，从而影响传输范围。”因此，他说，Weightless-P网路的同步本质则由于为装置提供了预定的接取时间，从而避免了这一类的干 扰。

Webb进一步指出，相较于许多替代标准，Weightless-P是一项开放的标准，预计在几个月内就可正式启用。 “Weightless-P将会相当接近于LoRa 标准，但LoRa的晶片组是专有的，而不是一项真正的开放标准。”至于像802-11ah或LTE Category M等悬而未决的开放LP-WAN标准，“其他提议的标准才刚起步，还不至于成为竞争标准。”

Webb指出，开发人员必须加入Weightless SIG成为会员，才能在标准就绪时取得Weightless-P，以及参与SIG正发展中的互通作业性认证程序。不过，针对Weightless-P装置的设计与生产，目标并不需要授权费也不存在任何限制。

编译：Susan Hong

(参考原文：Weightless Expands Wide-Area IoT Spec，by Rich Quinnell)eettaiwan

2.WoT 的成年仪式－通讯协定技术变革；

WoT 成为成熟市场前，势必经历通讯协定技术变革的过程。物联网的发展，进入到衔接 web（over HTTP）的阶段后，典型的通讯协定堆叠（Protocol Stacks）开始产生变化。更进一步的话，物联网在 2015 年开始，进入通讯协定技术变革的时代。过去使用的通讯协定技术，开始有了改良版本。几个知名的例子：Google 提倡的 SPDY 协定、专为 Constrained Device 所设计的 CoAP，以及 QUIC 改良传统的 UDP。

未来，当 IoT 装置大量布署后，届时网路上将有十亿，甚致百亿计的 IoT 装置，这个总数，绝对比纯 web 时代时的 web server 还要更多。

上 述所提的例子，最终都想针对 HTTP 协定进行改造。HTTP 是应用层通讯协定（Application Layer Protocol），现在的 IoT 架构，发展重心就是使用 HTTP（Web）来交连（interoperate），这个 IoT + Web 的架构，称为 WoT（Web of Things）。不只是 WoT 架构，从通讯协定的角度来看，物联网正进入应用层通讯协定技术变革的时代。

TCP/IP Stacks 是网路协定的基础，其中有一层称为传输层（Transport Layer），传输层包含 TCP 与 UDP 二个协定。UDP 协定比 TCP 更轻量化，但因为 TCP 的可靠性佳高，因此，知名的应用层协定“HTTP”，就基于 TCP 协定来发展。基于 TCP 的 HTTP（或称为 HTTP over TCP）的特色就是 Client/Server 间会进行资料传输的确认（ACK），因此可靠度高。然而，这个确认的动作对物联网装置来说，可能会形成一个问题。这个问题在于，确认的动作需要花费较多的 硬体资源（运算能力、记忆体等），对硬体资源较缺乏的装置（称为 Constrained Device），这个 TCP 的确认过程，就成为一个很大的负担。

HTTP（Hypertext Transfer Protocol）是一种 request-response 形式的协定。就像我们所知道的，它已经完全融入我们的生活之中。HTTP 在 PC 时代，已经改变人们接收资讯的方式与习惯，到了 Mobile 的时代，HTTP 更再次影响与改变人类的社会文化。到了物联网时代，HTTP 将继续影响与改变人类的生活习惯，物联网已经开始受到 HTTP 的影响，这就是 Web of Things。HTTP 属于 application-level 的协定，HTTP 的传输层就是使用 TCP。

一个开放式且符合 Web of Things 设计原则的 IoT Cloud 架构，应该以 application-level 的协定为主，因此 HTTP 成为自然当选人。但物联网硬体本身，有它的局限性，例如：低功耗、运算频率较低、主记忆体较少等，当软体在这样受局限的硬体环境上运作时，就需要一个比 HTTP 更适合的应用层协定－CoAP（Contrained Application Protocol）就因应而生。

CoAP 并不是要取代 HTTP，它是针对 Constrained Device 的 HTTP 需求。CoAP（Constrained Application Protocol）是更简单且轻量化的 HTTP 技术，简单的意思是，CoAP 简化了 HTTP 的内容，轻量化的意思是，CoAP 采用 UDP 进行传输。简单来说，CoAP 可以看做是一个 HTTP over UDP 的技术。CoAP 是物联网的重要技术，它让 Constrained Device 都能具备 HTTP 的能力。大部份的 MCU 装置都是 Constrained Device，因此，就也像是 MCU + HTTP。

从实作的角度来看，CoAP 并非直接采用 HTTP 标准，而是透过转换（translate）的方式将讯息对应成标准的 HTTP。CoAP 采纳了 REST 架构，并且也是采取 request/response 的模式。因此，要将 CoAP 转换为 HTTP，或是将 HTTP 转换为 CoAP，其实是非常容易的。实际上，CoAP 只对 request/response 的部份做转换，也就是 CoAP 的 request 都能转换为 HTTP request headers；response 的部份亦同。

除了 CoAP 外，HTTP/2.0 未来也可能在物联网应用上，扮演重要角色。HTTP over TCP 的 ACK 会造成的一些负担，因此如果让 HTTP over UDP 的话，就可以解决这个问题。Google 所提出的 QUIC（Quick UDP Internet Connection）就是这样的技术。QUIC 可以让 HTTP 基于 UDP 传输层，就是 HTTP + QUIC + UDP。

解决了传输层的问题，再回到应用层来看 HTTP。因为 HTTP request/response headers 设计上的一些缺点，让 HTTP 的网路传输效能无法提升。为解决这些问题，Google 便提出了 SPDY 协定。SPDY 协定后来成为 HTTP/2（HTTP 2.0）的基础。IETF 在 2015 年 5 月正式发布 HTTP/2 标准（RFC 7540）。HTTP/2 是基于 TCP 协定，因此要让物联网装置使用 HTTP over UDP 的话，目前仍必须使用 HTTP + QUIC + UDP 的堆叠。

因为 HTTP/2 标准就是 SPDY 的内容，如果有意在物联网装置上使用 HTTP/2 的特性，就要采用 HTTP + SPDY + QUIC + UDP 的堆叠。不过，Google 未来有意将 HTTP/2 over QUIC 提交给 IETF，到时就能舍弃 HTTP + SPDY + QUIC + UDP 的做法，毕竟这只是过渡时期的解决方案。

从 IoT 装置的角度来看，在一个硬体很受限的环境里，HTTP over TCP 的过程不但消耗硬体资源，也考验硬体的运算能力。同时，这个过程因为 handshake 的过程繁复，也可能造成“response time”过长。CoAP、HTTP over UDP 或是 HTTP/2 over QUIC 则是修改了 handshake 的过程，解决了包含 response time 在内的各种问题。

未来，当 IoT 装置大量布署后，届时网路上将有十亿，甚致百亿计的 IoT 装置，这个总数，绝对比纯 web 时代时的 web server 还要更多。当这些 IoT 装置彼此间，发出大量且频繁的 HTTP request/response 时，这些 TCP 连线就会累积出非常可怕的“连线负载”。未来迎接 IoT 的时代，降低 ACK 封包，并设计更适合的通讯协定，就成了重要的基础研究。或许，在通讯协定技术完成技术变革后，WoT 才会真正成为成熟市场。

CTIMES

3.物联网成功关键之一：数据分析；

物联网(IoT)概念相当庞大，并非万物皆可连网就可以解释物联网的“精髓”。试想，万物皆可联网所收集的巨量资料(Big Data)，若只是单纯的储存在伺服器中，也只是“大而无用”且占伺服器储存空间的“纪录”。若是庞大的资料可进一步分析并透过网路或云端做出适当反应， 物联网的建构才真正有意义。

Altera工业市场开发亚太区首席经理江允贵表示，物联网不只是将所有装置连线即可，资料的分析与运算将扮演物联网 能否成功的关键因素之一。换句话说，巨量资料要能有效的运用，才能发挥物联网强大的功能，举例来说，监测病患获得的生理资讯，若没经过后段医疗中心的分 析、比对，并透过通讯技术即刻通知，医生将不会知道病患已发生问题，须及时救援或照护。

不仅如此，物联网涵盖的所有应用都应针对资讯进行分析，其中，在工业领域，为减少工作伤害，资料的分析与及时通知更显相当重要。而这样的机制也衍生出所谓的工业4.0的概念，并让工业4.0反过来成为助力物联网迈向成功的因素。

资料分析提升工安

江 允贵举先前德国发生的机器人使作业员致死的事件为例，若是工厂中控中心可以提早“ 预见”机器人数据异常，并即时切断电源让机器人停止运作，也许憾事将不会发生。另一方面，要让中控中心及早发现机器人或生产设备的异常状况，也须让机械本 身随时自我检测，并将监测数值透过工业乙太网路传回控制中心，而上述亦即工业4.0的其中一环。

工业4.0在欧洲已开始推广，值得注意的是，工业4.0的成功也能协助物联网的发展。江允贵说明，物联网应用范围牵涉到许多不同的领域，虽然资讯的传输变得相当快，但只要其中一环没能配合，物联网的推展可能无法带给消费者较佳的使用体验。

举 例来说，消费者在电子商务网站购买了一支智慧型手机，但手机却缺货，无法在电商网站标榜的24小时内到货，消费者的购买经验会打折扣。然而造成缺货的原 因，一是电商的资讯未进一步有效整合分析；另一是后端智慧型手机制造工厂出货不及所致，若是工厂导入工业4.0，进一步提升生产力，就可避免供货不及的问 题。(编按：鸿海的生产工厂若能导入工业4.0，果粉们就不用痴痴地排队等最新的iPhone…的概念的意思吗…)

然而，事实上，无论是物联网资料分析系统或是工业4.0的架构都相当庞大，无法短时间、省成本的建置而成，因此不仅需要业者有自觉，也需要政府单位的“出钱出力”，才能真正推升物联网或工业4.0的市场综效。

作者：Anthea Chuang eettaiwan

4.资料撷取/分析瓶颈突破 　工业物联网打通任督二脉；

工业物联网(Industrial Internet of Things, IIoT)可望加速成形。瞄准工业4.0掀起的IIoT发展热潮，国家仪器(NI)于年度盛会NIWeek上大举发布多款资料撷取与分析软硬体解决方案， 将有助克服现今工业系统无法有效处理和利用巨量类比资料(Big Analog Data)的瓶颈，进而实现具备智慧化资料量测与管理功能的IIoT系统。

国家仪器总裁兼执行长暨共同创办人James Truchard指出，标准化的平台式解决方案是克服巨量类比资料挑战丶发展工业物联网不可或缺的关键。

国 家仪器总裁兼执行长暨共同创办人James Truchard表示，巨量类比资料是IIoT发展的重要挑战，IIoT系统唯有能从巨量类比资料中挖掘出有用的资讯方能带来更大的附加价值；因此该公司 分别针对资料撷取、控制及分析三个层面提出相对应的完整解决方案，协助物联网前端(Edge)智慧系统开发商解决棘手的庞大类比资料处理问题，让IIoT 发展更加蓬勃。

国家仪器全球业务暨行销副总裁Eric Starkloff进一步指出，IIoT所须处理的类比资料将与日俱增，而如何在这些巨量资料中提取出有用的资料并妥善进行深度分析便至为关键；换言之， 资料撷取丶量测及分析的过程皆须更加智慧化，才能取得有利用价值的数据，并透过智慧化的管理发挥其最大效益。

也因此，针对资料撷取部分， 国家仪器在本届NIWeek大会上，推出全新的CompactDAQ量测系统，其结合英特尔(Intel)四核心Atom处理器和USB 3.0技术，透过最新LabVIEW 2015软体即可设计程式，让工程师可客制化自己的资料撷取系统，并在撷取过程中加入智慧和处理功能，仅取得有用且重要的资料。

另外，国 家仪器还发布了三款新的控制器，包括高效能Compact RIO控制器，适合对耐用性要求较高的工业应用；FlexRIO控制器，适合高效能嵌入式应用；以及Single-board RIO控制器，适合须要提高嵌入式应用弹性的设计。这些控制器搭载了英特尔(Intel)和赛灵思(Xilinx)最新的嵌入式方案，可提供更高的处理效 能及弹性，助力系统设计师和机台建置商克服资料监控难题。

Starkloff强调，这一系列新的RIO硬体控制器皆是基于该公司所提出的 LabVIEW RIO架构所开发而成，内建现场可编程闸阵列(FPGA)及中央处理器(CPU)，可帮助工程师快速设计嵌入式系统丶制作原型并加以部署，以满足工业物联 网进阶的资料监控应用需求。

除提升资料撷取、监控的智慧效能外，国家仪器也推出DIAdem 2015和DataFinder伺服器版2015等软体方案，强化资料分析能力；前者为64位元版本，使用者可在DIAdem环境中载入和分析更多资料； 后者提供了多步骤查询功能，可在几秒内找到使用者想分析的资料。新电子

5.物联网持续发烧 网购智能灯泡销量暴增逾3倍；

物联网（InternetofThings，IOT）概念持续发烧，像逐渐崭露头角的智能家居领 域，目前也有不少厂商卡位推相关新品抢商机，PChome24h购物就表示，可透过手机等行动装置APP，连接并遥控亮度的智能灯泡，7月销量较年初2月 时就提升3倍之多，除基本遥控功能外，部分厂商也主打趣味造型，以及内建多种功能的高阶产品，使用上更方便外，装潢也可更具弹性。

　 　智能灯泡大多采蓝牙连接，内建无线模组与灯座连接通电后，就能靠专属APP即时遥控，操作与安装颇平易近人；另外，部分高阶款如飞利浦智能灯泡Hue， 具备桥接器与ZigBee无线网路技术，连网后可同时遥控多颗灯泡外，还能靠GPS定位自动开关、或搭配第3方APP，提供在收到邮件、通知时可即时闪烁 等实用功能，且部分厂商如SONY推内建喇叭的智能灯泡，美国厂商奇异(GE)、INCIPIO也推适用苹果HomeKit平台，可用Siri语音助理声 控的智能灯泡和灯座。

　　售价不低普及率受考验

　 　智能灯泡采用的通讯方式颇多，除了一般的Wi-Fi、蓝牙或NFC近场通讯外，部分机种也采用消费者较陌生的ZigBee与Z-Wave等无线通讯技 术，使用时需要开启相应的APP遥控，操作不太方便，整合也成为一大考验，但未来因应苹果HomeKit、GoogleBrillo等自行建构的物联网平 台，在同平台下不同领域的产品，也能在规范内互通增加串联应用，提升普及率，不过momo购物网表示，目前智能灯泡单颗价格约在1500元~2500元 间，偏高的售价也间接影响普及程度。中国LED在线

6.WIN 10物联网版本正式释出 同样免费提供

今年4月底于Build 2015宣布释出Windows 10 IoT Core Insider Preview版本消息后，微软稍早确认释出正式版本，并且加入包含Wi-Fi、蓝牙等无线连结功能，同时修正部分已知问题。目前正式版本已经透过 gitHub页面开放免费下载使用，但必须配合Windows 10 build 10240版本系统环境，以及Visual Studio 2015版本开发内容。

微 软稍早宣布释出对应Raspberry Pi 2、Galileo、Arduino等开发模板的Windows 10 IoT Core正式版本，加入包含Wi-Fi、蓝牙等无线连结功能，同时修正部分已知问题。与今年4月底于Build 2015提供的预览版本比较，正式版本并没有显着差异，但必须配合Windows 10 build 10240版本系统环境，以及Visual Studio 2015版本开发内容。

目前Windows 10 IoT Core正式版本已经透过GitHub公开提供免费下载使用，并且相容C++、C#、JavaScript、Visual Basic、Node.js、Python等程式语言开发工具。经济日报

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