圖1. 傳感器至雲信號鏈

 

檢測/測量器件將模擬信號轉換為數字數據流。獲取、處理、傳輸、分析此數字格式之後
，可以根據結果做出決策。將光、聲、壓力和溫度等物理現象轉換為數字數據已是很陳舊的觀念。隨著物聯網發展，雲模式的使用和計算建模（由雲及其大規模存儲和處理能力實現）的de威wei力li已yi經jing改gai變bian了le基ji於yu數shu字zi數shu據ju做zuo出chu決jue策ce的de方fang式shi。諸zhu如ru溫wen度du測ce量liang之zhi類lei的de傳chuan統tong檢jian測ce技ji術shu已yi被bei充chong分fen理li解jie運yun用yong，其qi既ji可ke用yong作zuo一yi種zhong獨du立li測ce量liang
，也ye可ke成cheng為wei其qi他ta檢jian測ce的de一yi個ge要yao素su。例li如ru在zai電dian化hua學xue檢jian測ce中zhong，溫wen度du會hui影ying響xiang測ce量liang結jie果guo
，需xu要yao予yu以yi處chu理li。另ling外wai也ye出chu現xian了le一yi些xie令ling人ren激ji動dong的de新xin型xing傳chuan感gan器qi，它ta們men會hui對dui物wu聯lian網wang世shi界jie產chan生sheng巨ju大da影ying響xiang。

 

其中一個例子是MEMS加速度計。這些傳感器構成多軸振動檢測的基礎
，支持無人機、bianxieshiyouxishebeihuoxiangjidengxitongbaochiwending。jiankanggenzongshebeiyeshiyongzhendonglaijiancegerenjiankang。kechuandaishijiankanghejianshenchuanganqixuyaoyongjiukaiji，tigonggaojingdushentiyundongjianceyibianjinxingshidangdefenxi（例如跑步、騎自行車或步行）
，並將實時數據傳輸給各種便攜式健康和健身應用。

 

以加速度計為例，在物聯網設備中我們應該注意什麼
？更精確的測量有何價值？要回答這些問題，首先可考慮低功耗。ADI公司的ADXL362是一款超低功耗、3軸MEMS加速度計
，輸出數據速率為100 Hz時功耗低於2 μA，在運動觸發喚醒模式下功耗為270 nA（MEMS加速度計測量靜態或動態加速力）。這樣可以延長電池使用時間。其次
，考慮帶寬和分辨率。ADXL362不會因為欠采樣而混疊輸入信號；它采用全數據速率對傳感器的整個帶寬進行采樣，噪聲很低。因此，它可以測量非常小的信號。噪聲電平要求低於ADXL362正常值550 μg/√Hz的應用，可以選擇兩種低噪聲模式（典型值低至175 μg/√Hz）的任一種，電源電流增加極小。

 

 

圖2. 業界功耗最低的MEMS加速度計

 

更高質量的數據很重要：

 

精密測量有何價值，為什麼關係重大？低噪聲、低漂移器件能最大限度地提高傳感器能力，實現更寬的動態範圍，從而硬件能夠測量更小、更多種類的信號。這使得終端係統更精確
、更靈敏、更具差異化。利用更高的精度可以開發出能夠同時滿足現在和未來測量需求的平台硬件，並更好地支持防護頻帶的發展。

 

因yin此ci，同tong樣yang的de硬ying件jian可ke以yi用yong於yu好hao幾ji代dai產chan品pin，擁yong有you成cheng本ben得de以yi降jiang低di，並bing且qie可ke以yi免mian除chu硬ying件jian替ti換huan的de麻ma煩fan和he高gao昂ang成cheng本ben。這zhe對dui物wu聯lian網wang來lai說shuo尤you其qi如ru此ci，因yin為wei傳chuan感gan器qi及ji相xiang關guan硬ying件jian的de數shu量liang預yu計ji會hui爆bao炸zha式shi增zeng長chang。市shi場chang分fen析xi公gong司siGartner表示：到2020年將有超過260yidehulianshebei
，lianjiezhiduowanrutianwenshuzi。ciwai，suizhewuxianlianjieyinbianlixingerguangfanyingyongyuwulianwangxinhaolian
，weiyunanyijiejindedifanghuogongchangdengeliehuanjingzhongdewulianwangdanyuanjiangyuelaiyueduo。zuihouyigekaolvyinsushizhengfuduiqitipaifang
、用(yong)電(dian)和(he)環(huan)境(jing)控(kong)製(zhi)等(deng)多(duo)個(ge)方(fang)麵(mian)的(de)監(jian)管(guan)要(yao)求(qiu)越(yue)來(lai)越(yue)嚴(yan)格(ge)。可(ke)能(neng)的(de)新(xin)條(tiao)例(li)和(he)不(bu)斷(duan)變(bian)化(hua)的(de)要(yao)求(qiu)將(jiang)需(xu)要(yao)現(xian)有(you)硬(ying)件(jian)實(shi)現(xian)更(geng)精(jing)確(que)的(de)測(ce)量(liang)，更(geng)好(hao)的(de)測(ce)量(liang)係(xi)統(tong)可(ke)提(ti)供(gong)超(chao)前(qian)思(si)維(wei)來(lai)幫(bang)助(zhu)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)要(yao)求(qiu)。在(zai)擁(yong)擠(ji)不(bu)堪(kan)且(qie)競(jing)爭(zheng)激(ji)烈(lie)的(de)物(wu)聯(lian)網(wang)市(shi)場(chang)上(shang)，能(neng)否(fou)滿(man)足(zu)未(wei)來(lai)的(de)新(xin)測(ce)量(liang)需(xu)求(qiu)事(shi)關(guan)企(qi)業(ye)的(de)存(cun)亡(wang)。

 

yinci，wendingjingmideyingjianceliangpingtaidezhongyaoxingzaizenmeqiangtiaoyebuweiguo。jianlipingtaizhihou，bianketongguoruanjianshixianxitongchayihua。zaijiliejingzhengdewulianwangshichang
，zhexienenglishiqiyetuoyingerchudezhongyaotiaojian。ciwai
，xitongshengjihuigengqingsong、更簡單
，並且可以實時完成。

 

合法數據至關重要

 

為了確保物聯網生態係統中維護的數據正當合法
，有許多因素需要考慮。物聯網可以解釋為從“事物”一直到雲的許多層。各層都可能有一個新的外部連接，並存在相關的安全風險。還可能有一條返回路徑，通過各層返回到“事物”。它不止是與設備、wangluohuokehuduanyouguan，haishejidaoxuduobiaomianquyu，meigequyudoukenenghulian。liru
，congshebeidaoyunhuocongshebeijingwangguandaoyun。hefaxingdemubiaoshiquebaomeiyicengdouanquan。suizhelianjiedeshiwu、雲和網關的增多，容易產生安全漏洞的地方也會增加。

 

圖3.

 

OWASP（開放式Web應用安全項目）確定的物聯網10大安全漏洞如下：

 

●  不安全的Web接口（XSS、注入、網絡釣魚）

●  不適當的身份驗證/授權

●  不安全的網絡服務（SSH、SFTP、Telnet）

●  缺少傳輸加密

●  隱私問題/關切

●  不安全的雲接口

●  不安全的移動接口

●  不適當的安全配置

●  不安全的軟件/固件

●  糟糕的物理安全

 

在雲中，安全威脅可能表現為數據外泄、意外的數據丟失或數據失竊。毫無疑問，雲服務會容納多個客戶（多租戶），故(gu)而(er)需(xu)要(yao)確(que)保(bao)安(an)全(quan)區(qu)隔(ge)各(ge)個(ge)客(ke)戶(hu)。這(zhe)就(jiu)帶(dai)來(lai)其(qi)他(ta)需(xu)要(yao)考(kao)慮(lv)的(de)問(wen)題(ti)。本(ben)地(di)保(bao)持(chi)在(zai)線(xian)或(huo)發(fa)生(sheng)數(shu)據(ju)中(zhong)斷(duan)時(shi)，係(xi)統(tong)的(de)容(rong)量(liang)是(shi)多(duo)少(shao)
？多(duo)個(ge)位(wei)置(zhi)如(ru)何(he)共(gong)享(xiang)數(shu)據(ju)並(bing)確(que)保(bao)安(an)全(quan)

？采(cai)用(yong)什(shen)麼(me)安(an)全(quan)標(biao)準(zhun)
？能(neng)否(fou)備(bei)份(fen)數(shu)據(ju)
，尤(you)其(qi)是(shi)數(shu)據(ju)量(liang)因(yin)為(wei)物(wu)聯(lian)網(wang)而(er)爆(bao)炸(zha)式(shi)增(zeng)長(chang)時(shi)？應(ying)用(yong)程(cheng)序(xu)接(jie)口(kou)(API)將通過同一雲服務開發並存儲用於多個客戶，因此，如何執行身份驗證和授權（以及如何保護管理員等特權用戶）非常重要。

 

審(shen)查(zha)和(he)評(ping)價(jia)雲(yun)服(fu)務(wu)提(ti)供(gong)商(shang)有(you)許(xu)多(duo)方(fang)法(fa)。一(yi)種(zhong)機(ji)製(zhi)是(shi)通(tong)過(guo)公(gong)開(kai)的(de)安(an)全(quan)指(zhi)南(nan)。業(ye)界(jie)在(zai)持(chi)續(xu)改(gai)善(shan)這(zhe)些(xie)全(quan)球(qiu)通(tong)用(yong)的(de)雲(yun)安(an)全(quan)指(zhi)南(nan)
，並(bing)且(qie)越(yue)來(lai)越(yue)要(yao)求(qiu)服(fu)務(wu)提(ti)供(gong)商(shang)實(shi)現(xian)相(xiang)關(guan)認(ren)證(zheng)以(yi)遵(zun)守(shou)這(zhe)些(xie)指(zhi)南(nan)。

 

但(dan)是(shi)
，安(an)全(quan)關(guan)切(qie)不(bu)限(xian)於(yu)雲(yun)。在(zai)每(mei)一(yi)級(ji)堆(dui)棧(zhan)，都(dou)有(you)相(xiang)關(guan)的(de)威(wei)脅(xie)和(he)反(fan)製(zhi)技(ji)術(shu)。物(wu)聯(lian)網(wang)設(she)備(bei)和(he)網(wang)關(guan)可(ke)能(neng)被(bei)偷(tou)竊(qie)或(huo)篡(cuan)改(gai)，數(shu)據(ju)可(ke)能(neng)被(bei)篡(cuan)改(gai)或(huo)被(bei)非(fei)授(shou)權(quan)用(yong)戶(hu)訪(fang)問(wen)。對(dui)此(ci)

，篡(cuan)改(gai)檢(jian)測(ce)器(qi)、加密或設備注冊可用作反製措施。軟件或固件可能成為網絡釣魚、惡意軟件攻擊或篡改的目標。因此，可信操作係統、將(jiang)安(an)全(quan)貫(guan)注(zhu)到(dao)開(kai)發(fa)生(sheng)命(ming)周(zhou)期(qi)中(zhong)以(yi)及(ji)漏(lou)洞(dong)測(ce)試(shi)便(bian)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。軟(ruan)件(jian)部(bu)署(shu)到(dao)現(xian)場(chang)之(zhi)後(hou)，通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)安(an)全(quan)機(ji)製(zhi)更(geng)新(xin)軟(ruan)件(jian)也(ye)很(hen)重(zhong)要(yao)。如(ru)果(guo)采(cai)用(yong)不(bu)安(an)全(quan)的(de)通(tong)道(dao)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)
，篡(cuan)改(gai)、竊聽或攻擊就會有可乘之機。因此，傳輸通道加密、端口/jiekouguanliyijilianxuzhudongjiancehenzhongyao。zaishujuyinsifangmian

，bixurangkehugaodufangxin。duiyinsiquanzaixiaodeqinfan，yekenenglinggongsidepinpaiheshengyuhuizhiyidan。yinci

，liyongshujujiamijishudenglianghaodezuofalaijinliangjianshaohuonongluancunchuhebaoliudeshujufeichangzhongyao。quanqiuyinsishujucelvezaichixufazhanhebianhua。zaiyijianyizhideqiantixia，tongguoyigelinghuodexitonglaichulishijiebutongdiqudejianguanchayishihenzhongyaode。zaiyingyongchengxucengci
，bujinyaotongguoyonghushenfenyanzhengheshouquanlaizuzhiweishouquanfangwen，erqieyaochixuceshidaimayouwuloudong。haiyingkaolvdaiwaibaohu
，liruWAF（Web應用程序防火牆），以及在受到攻擊時隔離並封鎖帳戶的能力。上述所有反製措施都可以應用，但安全性必須融入生態係統中，而不是在最後進行改造。

 

智能互聯的物聯網係統

 

物聯網信號鏈的任一級都可以增加智能（或數據處理）。例如在生命體征監測(VSM)中zhong，當dang體ti溫wen達da到dao危wei險xian水shui平ping時shi，傳chuan感gan器qi端duan可ke直zhi接jie發fa出chu報bao警jing

，而er無wu需xu將jiang體ti溫wen數shu據ju發fa送song至zhi雲yun端duan。溫wen度du數shu據ju也ye可ke以yi用yong在zai其qi他ta生sheng物wu醫yi學xue計ji算suan中zhong
，因yin此ci，它ta也ye可ke以yi用yong於yu網wang關guan或huo雲yun中zhong。

 

在(zai)節(jie)點(dian)進(jin)行(xing)信(xin)號(hao)處(chu)理(li)有(you)多(duo)個(ge)好(hao)處(chu)
，包(bao)括(kuo)支(zhi)持(chi)緊(jin)湊(cou)的(de)集(ji)成(cheng)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)等(deng)。緊(jin)密(mi)耦(ou)合(he)傳(chuan)感(gan)器(qi)和(he)執(zhi)行(xing)器(qi)的(de)好(hao)處(chu)是(shi)可(ke)以(yi)立(li)即(ji)做(zuo)出(chu)決(jue)策(ce)。例(li)如(ru)，振(zhen)動(dong)達(da)到(dao)預(yu)定(ding)水(shui)平(ping)時(shi)，就(jiu)會(hui)立(li)即(ji)關(guan)停(ting)機(ji)器(qi)或(huo)電(dian)機(ji)；溫室中的溫度上升到一定程度時，就會驅動電機打開窗戶。對節點的要求是小尺寸和超低功耗（從而延長電池壽命）

，ADI公司的ADuCM360等集成模擬微控製器集ARM® M3-MCU和24位(wei)模(mo)數(shu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)於(yu)一(yi)體(ti)，可(ke)以(yi)滿(man)足(zu)這(zhe)些(xie)需(xu)求(qiu)。未(wei)來(lai)，可(ke)利(li)用(yong)采(cai)集(ji)能(neng)量(liang)從(cong)而(er)實(shi)現(xian)能(neng)源(yuan)獨(du)立(li)的(de)器(qi)件(jian)將(jiang)是(shi)成(cheng)功(gong)的(de)關(guan)鍵(jian)。節(jie)點(dian)上(shang)的(de)數(shu)字(zi)處(chu)理(li)受(shou)空(kong)間(jian)和(he)功(gong)耗(hao)的(de)限(xian)製(zhi)。還(hai)有(you)一(yi)點(dian)是(shi)難(nan)以(yi)聚(ju)合(he)其(qi)它(ta)來(lai)源(yuan)的(de)數(shu)據(ju)。節(jie)點(dian)的(de)低(di)功(gong)耗(hao)會(hui)限(xian)製(zhi)數(shu)據(ju)傳(chuan)輸(shu)範(fan)圍(wei)和(he)有(you)效(xiao)載(zai)荷(he)。通(tong)過(guo)節(jie)點(dian)管(guan)理(li)來(lai)監(jian)視(shi)狀(zhuang)態(tai)和(he)執(zhi)行(xing)更(geng)新(xin)會(hui)很(hen)麻(ma)煩(fan)，同(tong)時(shi)網(wang)絡(luo)邊(bian)緣(yuan)的(de)硬(ying)件(jian)、軟件和數據也存在安全風險。

 

基於網關的信號處理采用物聯網網關設備
，其一端具有短程無線傳感器網絡(WSN)鏈路，另一端具有LAN或WAN鏈路。它與路由器類似，也可以是傳感器集線器。除了WSN網絡管理和安全功能以外，它還常用作本地處理和分析的計算資源（通常稱為邊緣計算）。基於網關處理的優勢是可以使用大量潛在處理資源
，並且能夠聚合其他傳感器/來源的數據。因此，在網絡邊緣附近運行分析的能力，加上利用現成的開發工具所開發的分析技術
，將有助於實現對IT部門更友好的解決方案。它有能力支持全堆棧OS，並使用帶標準遠程管理工具的LAN/WAN網絡技術來提供更好的安全性（不過物理安全可能存在風險）。另一方麵，它通常不屬於低功耗類，需要有線電源，而且數據存儲有限。

 

 

圖4. 物聯網網關示例

 

雲連接的主要優勢之一是能夠存儲、jiansuohesousuodaliangshujujilu，zhexieshujujilukeyibaohanlishishujuhelaizixuduoshebeideshuju。duiyujiyuyundexinhaochuli，shujucunchuzaihenduoqingkuangxiayudashujuchulihefenximiqiexiangguan。jinjincunchushujushibugoude。kuaisufangwenhefenxishujudexuqiucuchenglexuduoxinfangfadechansheng，liyongjiandandebianchengmoxinghekaiyuankuangjia
，dashujujikeyizaiduogejisuanjijiqunshangjinxingfenbushichuli。jiyuyunchulidexianzhuyoushishiyoudaliangneizhianquanxingdeqianzaijisuanhecunchuziyuankeyong。kaiyuanheshangyekaifagongjuriyizengduo，zhongduanjiejuefangankeyiqingsongkuozhan。

 

現在認為軟件即服務(SaaS)是雲計算的關鍵貢獻，另外還有基礎設施即服務(IaaS)、平台即服務(PaaS)
、桌麵即服務(DaaS)、移動後端即服務(BaaS)和信息技術管理即服務(ITMaaS)。所有這些共同提供了廣泛的選擇來適應終端係統需求。對於基於雲的處理，服務器托管是必需的（可在本地或遠程）。存儲和服務有相關成本
，通信和大數據存儲可能會很昂貴。還有其他一些缺點
，比如互聯網通信渠道的延遲和吞吐量可能難以預測。

 

隨(sui)著(zhe)物(wu)聯(lian)網(wang)係(xi)統(tong)發(fa)展(zhan)
，智(zhi)能(neng)係(xi)統(tong)分(fen)割(ge)也(ye)會(hui)發(fa)展(zhan)，節(jie)點(dian)的(de)智(zhi)能(neng)程(cheng)度(du)會(hui)提(ti)高(gao)。節(jie)點(dian)從(cong)不(bu)生(sheng)成(cheng)智(zhi)慧(hui)和(he)知(zhi)識(shi)
，也(ye)即(ji)數(shu)據(ju)在(zai)到(dao)達(da)雲(yun)端(duan)之(zhi)前(qian)仍(reng)隻(zhi)是(shi)單(dan)純(chun)的(de)數(shu)據(ju)
；而(er)轉(zhuan)換(huan)和(he)發(fa)送(song)所(suo)有(you)數(shu)據(ju)需(xu)要(yao)消(xiao)耗(hao)大(da)量(liang)電(dian)力(li)和(he)帶(dai)寬(kuan)。智(zhi)能(neng)檢(jian)測(ce)是(shi)指(zhi)節(jie)點(dian)將(jiang)數(shu)據(ju)轉(zhuan)換(huan)為(wei)信(xin)息(xi)，從(cong)而(er)降(jiang)低(di)總(zong)功(gong)耗(hao)
，減(jian)少(shao)延(yan)遲(chi)和(he)帶(dai)寬(kuan)浪(lang)費(fei)。簡(jian)言(yan)之(zhi)，它(ta)支(zhi)持(chi)從(cong)反(fan)應(ying)型(xing)物(wu)聯(lian)網(wang)到(dao)預(yu)測(ce)型(xing)和(he)實(shi)時(shi)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)轉(zhuan)變(bian)。

 

要實現卓越的物聯網設計，需克服無數挑戰，包括良好的測量、安全性以及知道應在整個物聯網路徑中的何處高效使用智能。此外，完整物聯網解決方案會涉及許多供應商
，包括傳感器、網關
、軟件和存儲提供商。ADI公司既是物聯網供應商
，也是物聯網客戶
，我們利用自己的ADXL362加速度計（還有其他測量溫度和濕度的傳感器）監jian控kong利li默mo裏li克ke工gong廠chang的de製zhi造zao設she備bei。通tong過guo測ce量liang機ji器qi或huo電dian機ji振zhen動dong模mo式shi的de變bian化hua，可ke以yi在zai係xi統tong停ting機ji之zhi前qian檢jian測ce到dao故gu障zhang
，防fang患huan於yu未wei然ran。由you此ci帶dai來lai的de好hao處chu是shi可ke以yi實shi行xing預yu測ce性xing維wei護hu程cheng序xu，提ti高gao工gong廠chang效xiao率lv和he產chan能neng。ADI公司的物聯網方案為複雜製造工藝中的多台設備（新舊並存且來自多家供應商）提ti供gong全quan麵mian的de監jian控kong和he分fen析xi係xi統tong。該gai係xi統tong實shi時shi跟gen蹤zong並bing報bao告gao生sheng產chan效xiao率lv，提ti醒xing技ji術shu員yuan注zhu意yi可ke能neng出chu現xian的de問wen題ti，避bi免mian設she備bei停ting機ji。晶jing圓yuan良liang品pin率lv因yin此ci得de到dao提ti高gao，供gong應ying更geng穩wen定ding
，有you助zhu於yu我wo們men的de客ke戶hu做zuo出chu更geng好hao的de規gui劃hua。這zhe個ge例li子zi展zhan示shi了le物wu聯lian網wang係xi統tong的de真zhen正zheng價jia值zhi。物wu聯lian網wang係xi統tong的de複fu雜za性xing和he範fan圍wei允yun許xu以yi很hen多duo方fang式shi進jin行xing信xin號hao處chu理li。將jiang物wu聯lian網wang係xi統tong中zhong的de處chu理li從cong雲yun端duan轉zhuan移yi到dao邊bian緣yuan可ke提ti升sheng傳chuan感gan器qi的de智zhi能neng程cheng度du，讓rang信xin息xi提ti取qu更geng接jie近jin來lai源yuan。網wang絡luo邊bian緣yuan節jie點dian
、網關和雲中都有處理資源可用，係統設計人員可以優化解決方案的邊緣節點功耗
、數據帶寬

、計算和存儲要求。

 

 

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