物聯網(IoT)的市場炒作階段終於結束。工程師們紛紛挽起衣袖,準備積極地正面迎向打造物聯網設計的艱巨任務。

初期對於IoT的預測現在都被認為過度誇大了。但IoT市場仍然具有巨大的潛力,所以有越來越多的公司和聯盟開始放眼互通性、安全性以及易用性等領域的巨大挑戰。

這場好戲的開始可以追溯到2015年6月。當時有一位市場研究人員(曾經是工程師)——The Linley Group創辦人兼首席分析師Linley Gwennap,厭倦了市場動輒數百億個連網裝置的瘋狂預測。他決定發佈更加審慎的預測數字。

Linley Gwennap在他首度針對物聯網的活動中估計,2020年將有19億台新的IoT裝置出貨,較他當時預估的2億台數字更高,而且主要來自於工業領域。Gwennap採取一種由下而上的途徑來調整市場規模,因而遠低於思科(Cisco Systems)樂觀看好2020年達到500億台連網裝置的預測。

從那時起,業界對於IoT的前景預期略有下滑。

在今年7月下旬的最新活動中,The Linley Group表示,至少要到2019年,物聯網市場才能達到每年10億台的成長速度。該公司另一名資深分析師Mike Demler指出,問題就出在預期將有助於彌補IoT市場衝擊的消費系統目前仍過於昂貴且難以使用。

他說:「將東西連接到Wi-Fi十分困難且不可靠,因而一直使其進展受阻。」他並以自己使用Amazon Echo的受挫經驗為例加以說明。

多位晶片業高階主管均認同這個看法。例如,芯科科技(Silicon Labs)執行長Tyson Tuttle曾在今年六月低指出,「IoT目前正處於低潮期。」

Tuttle抱怨說,當設計激起大家的想像時,消費型IoT的「iPhone時刻」(成長爆發點)卻還沒有來臨。「IoT還需要幾十年的時間才能好好地發揮,」但他接著說自己仍然相信IoT將會帶來「一生中最大的機會。」

20170821_ IoT_NT01P1 為中階穿戴式裝置打造的智慧型手機晶片比較 (來源Linley Group) 20170821_ IoT_NT01P2 搭載Wi-Fi功能的MCU比較 (來源Linley Group)

Gwennap說,工程師開始感受到IoT泡沫化的衝擊。

Gwennap解釋:「去年和前年,許多晶片紛紛出爐,例如整合無線功能的微控制器(MCU),以及瞄準智慧手錶與其他穿戴式裝置的晶片。而在今年,我很少看到對於這方面的興趣,不但並未看到推出去年產品的後續版本,而且還有更多人只是重新利用現有的智慧型手機SoC。」

而由於創新晶片稀少,使得OEM難以為消費IoT創造「iPhone奇蹟」。好消息都來自於通訊領域。

例如,用於藍牙網狀網路(Mesh)和Wi-Fi 802.11ah版本的晶片,可透過900MHz頻段實現低成本的遠距離通訊,並預計將在今年出貨。而在智慧家庭之外,還有幾個新的選擇——LoRa、Sigfox、Cat-M1與NB-IoT,均正擴展新的低功耗廣域(LPWA)領域。

網路巨擘、通路商加入戰場

比利時研究機構Imec在去年展示了一款晶片,可支援執行於780-930MHz ISM頻段的五種網路——802.15.4g/k、LoRa、KNX-RF、Sigfox與Wireless M-Bus,展現多元發展的未來。Silicon Labs的一位主管表示,他看到了在IoT協議中實現合作與強化的證據。

另一位市場觀察家表示,在通訊領域的好消息還只是致力於共同推動IoT前進的幾種力量之一。

大型公司紛紛將其資源投入諸如Amazon Echo、Google Home、Baidu DuerOS以及受到機器學習進展而加速的服務中,這將有助於推動消費IoT的成長。同時,IHS Markit物聯網資深首席分析師Sam Lucero表示,企業正從價格仍極其高昂的擴增實境(AR)產品中取得更多的動能,這些產品最終並將滲透至消費領域。

Lucero說,中國政府從2015年展開「互聯網+」(Internet+)計劃,至今已大幅提升當地的蜂巢式物聯網IoT狀況了。他補充說,據中國的三大電信營運商指出,在2016年底將針對智慧城市應用大幅增加到千萬個連網裝置。這些智慧城市應用包括資產追蹤以及環境監測等。

20170821_ IoT_NT01P3 Sigfox、NB-IoT(LTE的變化版本)與LoRa預計將主導LPWA網路 (來源:IHS Markit)

Gwennap說,消費市場可能「圍繞著像亞馬遜(Amazon)、Google和蘋果(Apple)等熟悉的品牌產品,用於控制並連接至智慧家庭。」而在商業方面,Amazon在6月發佈Greengrass執行環境,能在任何支援Linux的IoT閘道器上提供其網路服務。

在目前致力於為邊緣網路打造IoT軟體平台的二十幾家公司中,Amazon可能是最大的一家。隨著越來越多家公司(例如Stanley Black & Decker)積極尋找進軍IoT的管道,邊緣網路IoT軟體平台正成為熱門的領域。

Stanley Black & Decker有一支40人的核心軟體團隊致力於設定軟體標準以及開發程式碼,提供給期望在產品中增加數位服務的業務單位。它還協助其他計劃開發連接電池組、吸塵器和DIY應用程式等。

諸如艾睿電子(Arrow Electronics——《EE Times》的出版商)及其競爭對手——安富利(Avnet)等大型通路商也積極投入物聯網。Arrow的IoT全球銷售副總裁Aiden Mitchell指出,定義以資料為中心的新業務模式,以及找到IoT級的系統整合專家,是目前的首要挑戰。

Mitchell說:「你幾乎可以和任何一家公司展開對話,因此,這牽涉到如何為最佳成果區分優先順序……我們花了很多時間尋找新的人才,特別是公司以前從未曾存在過的角色。我們擁有優秀的工程師與銷售人員,但還缺少IoT業務開發人員、感測器到雲端(sensor-to-cloud)系統的解決方案架構師以及應用程式工程師。」

一切就從安全開始…

業界針對IoT的一些最大的問題,共同合作組成了幾個聯盟。

例如,去年底,針對消費物聯網的兩大主要應用架構——開放互連基金會(Open Connectivity Foundation)和AllSeen聯盟(AllSeen Alliance),在Linux基金會(Linux Foundation)的推動下正式佈合併。除了這兩大聯盟以外,業界還有Apple HomeKit和Google Thread和Weave等類似的IoT環境。

過去幾年來,業界也逐漸形成了一個共識——安全性可能是物聯網最難以突破的挑戰。好消息是業界有越來越多的計劃開始從各種方面來探討這個問題。

最近的一項計劃是今年二月成立了專注於邊緣網路的OpenFog聯盟。由50多家組織共同組成的聯盟發佈其「開放霧運算參考架構」(OpenFog Reference Architecture),旨在從安全性開始,為指導霧運算標準工作與IoT產品設計建立一套廣泛的參考架構。

在這份詳細涵蓋晶片與軟體的基礎文件中,安全格外受到重視。其中並提到,廣泛用於當今系統中的可信賴運算組織(Trusted Computing Group;TCG)硬體信任根(Hardware Root-of-Trust)標準,可能必須針對IoT進行修改。該聯盟也呼籲ARM和英特爾等競爭對手必須為其競爭架構調整安全原始碼,以便打造一致的編程環境。

UL的目標是率先為此領域提供軟體安全的具體認證。但至今在這方面的進展緩慢:只有2套系統取得了UL 2900認證,另有3種以上的系統仍在進行認證過程。

UL希望在年底前推出IoT閘道器的軟體安全標準,以及一系列針對消費IoT產品的軟體安全應用。其目標是加速在明年推出首款硬體安全計劃。

在2015年5月於英國舉行的物聯網安全高峰會議上,成立了物聯網安全基金會(IoTSF)。雖然該聯盟具有濃濃的英國風,但包括ARM、Huawei、IBM、Infineon、Intel、NXP與Vodaphone等全球巨擘雲集,並串連在南美、澳洲等地的安全專家。

此外,線上信任聯盟(Online Trust Alliance)已可提供第二版的「物聯網信託架構」(IoT Trust Framework)了。今年稍早,AT&T、IBM和諾基亞(Nokia)等公司組成IoT網路安全聯盟,提供了更多的資源。

該領域的早期先驅之一是工業網際際路聯盟(Industrial Internet Consortium;IIC)。IIC曾於去年針對其目標市場發表了一套安全架構。

IIC也建立了幾個測試台,以便在工業物聯網(IIoT)的各個方面進行實際操作學習。IIC執行總監Richard Soley表示,其首款廠房計劃推出已兩年了,其成果是協助博世(Bosch)等成員公司於全球250個廠房進行部署。

IIC聯盟還與全球的工業IoT聯盟建立策略聯絡協議,以期統一標準和最佳做法。例如,去年年底與中國的工業IoT策劃者達成協議。

這些工作才剛剛起步。事實上,美國和歐洲的監管機構已持續關注攸關安全和隱私的問題。

美國參議院(U.S. Senate)提出了「2017年物聯網網路安全改進法案」(Internet of Things Cybersecurity Improvement Act of 2017),迫使供應商為諸如安全軟體增補程式等細節制定明確的標準。

歐洲的「歐盟資料保護規範」(General Data Protection Regulation)則計劃從2018年5月起生效。其第一階段的重點在於Web巨擘的大數據(big-data)分析,監管機構預計第二階段將著重於物聯網的資料隱私保護。

安全專家暨哈佛大學講師Bruce Schneier在去年11月Mirai病毒攻擊後出席一場美國國會聽證會時強調,「安全法規勢在必行,而且也即將出現了。我們不能再忽視這些問題!」

編譯:Susan Hong

(參考原文:IoT Rolls Up its Sleeves,by Rick Merritt)