物聯(lián)網(wǎng)為主流技術(shù)帶來(lái)減肥運(yùn)動(dòng)
電子工程、半導(dǎo)體、資通訊產(chǎn)業(yè)為了盡快讓物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代到來(lái),已對(duì)現(xiàn)有多種主流技術(shù)作了許多調(diào)整設(shè)定,筆者觀察檢視了這些改變后,大體可以用“減肥、輕量化Light Weight”等字詞來(lái)形容。
在6LoWPAN之后有人提出uIP的微型化IP協(xié)定,以及l(fā)wIP的輕量化IP協(xié)定,同樣是著眼于嵌入式系統(tǒng)需求...
例如ZigBee打從2004年就開(kāi)始發(fā)展,但原有傳輸設(shè)計(jì)一次最多只能傳遞128Bytes的封包資料,如此無(wú)法支援IPv6協(xié)定,而IPv6幾乎是物聯(lián)網(wǎng)的必備,因?yàn)镮Pv4幾乎用盡,要讓東西(Thing)可以上網(wǎng),肯定要更多的IP。
針對(duì)此,業(yè)界提出6LoWPAN(IPv6 over Low power Wireless Personal Area Networks),將原有的IPv6協(xié)定進(jìn)行減肥,把一些比較細(xì)膩的表達(dá)資訊舍棄,把一些重復(fù)表達(dá)的資訊舍棄,終于能擠入128Bytes的現(xiàn)有傳輸模式中,進(jìn)行傳遞。
在6LoWPAN之后有人提出uIP的微型化IP協(xié)定(主要為Cisco與Atmel所提),以及l(fā)wIP的輕量化IP協(xié)定,同樣是著眼于嵌入式系統(tǒng)需求,而后因物聯(lián)網(wǎng)觀念興起而更被看重,如近期知名的ESP8266晶片即宣布支援lwIP。
類似的,LTE過(guò)往總追求高資料傳輸率,不斷推出更快速的終端裝置類別(Category),從Category 1一路到Category 15,但為了因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng),開(kāi)始訂立退化性標(biāo)準(zhǔn)的Category 0,速率從10.3Mbps~3,916.6Mbps降至1Mbps,后續(xù)更將降至200kbps。
協(xié)定方面還有更多的輕量化工作,例如業(yè)界提出CoAP(Constrained Application Protocol)協(xié)定,也是一種輕量化的作法,其傳輸上采行UDP(User Datagram Protocol)協(xié)定,而非TCP(Transmission Control Protocol)協(xié)定,此也有助于減少資料傳輸量,雖然這些輕量化也帶來(lái)一些犧牲,例如UDP協(xié)定不似TCP具備連線狀態(tài),但對(duì)于不是很嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽?yīng)用,這些犧牲尚能接受。
往CoAP的更上層,是應(yīng)用資料的傳遞,此方面一樣有輕量化的工程,過(guò)往是以XML(eXtensible Markup Language)格式來(lái)傳遞各種不同欄位、屬性的資料,但XML格式使封包量大增,1MB原生實(shí)質(zhì)資料,改以XML格式表達(dá)后,可能增至4~10MB資料量。
因此,業(yè)界提出JSON(JavaScript Object Notation)格式,以便在某些應(yīng)用場(chǎng)合取代XML,有效減少傳輸量,目前許多新的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)也積極支援JSON格式,如Google提出的Weave協(xié)定也支援JSON格式,MediaTek的云端物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)MCS(MediaTek Cloud Services)也支援JSON。
另外,為了管理物聯(lián)網(wǎng)的裝置,OMA(Open Mobile Alliance)提出其M2M的裝置管理協(xié)定,稱為OMA Lightweight M2M,從協(xié)定名稱也已看到“Lightweight,輕量”字樣,簡(jiǎn)稱LWM2M。
再者,由IBM內(nèi)部研究提出的MQTT(MQ Telemetry Transport)協(xié)定,也因?yàn)檩p量特性而在近年來(lái)受到重視,很多云端大廠多開(kāi)始支援MQTT,例如Facebook的傳訊功能Facebook Messenger即采行MQTT,或2015年10月Amazon的AWS (Amazon Web Services)也支援MQTT。
由此可知,物聯(lián)網(wǎng)協(xié)定不單只有產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟的相互較勁,如AllSeen、OIC、Apple HomeKit、ECHONET Lite(由名稱也可看出已進(jìn)行輕量化)、Google Weave等的叫戰(zhàn)之外,還需要對(duì)現(xiàn)行協(xié)定進(jìn)行簡(jiǎn)化,而越是輕量則越有潛在普及機(jī)會(huì),因?yàn)樵俪蹼A入門規(guī)格的硬體也能采行。
幸運(yùn)的是,這些輕量化的標(biāo)準(zhǔn),是針對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行輕量化,相互之間的沖突性不高,或即便是屬于同一類型、同一取向的協(xié)定,至目前為止也沒(méi)有高度的敵對(duì)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)。
即便克服了運(yùn)算負(fù)荷、傳輸負(fù)荷問(wèn)題,挑戰(zhàn)也還沒(méi)結(jié)束,現(xiàn)行傳輸站能否負(fù)荷,也是個(gè)問(wèn)題,所謂傳輸站包含LTE基地臺(tái)、家用Wi-Fi路由器等,Google為此提出高價(jià)、高規(guī)格的OnHub路由器,宣稱同時(shí)間可服務(wù)128個(gè)裝置的連線。
而LTE后續(xù)的5G,也明訂每平方公尺的覆蓋范圍內(nèi)都能支援服務(wù),也就是每平方公里要能支援100萬(wàn)個(gè)裝置節(jié)點(diǎn)連線傳輸,這將成為下一個(gè)重要挑戰(zhàn)。