自動化迫使每個行業(yè)采用智能傳感器和設(shè)備，可以將模擬數(shù)據(jù)映射到數(shù)字形式，以便更好地監(jiān)測和控制現(xiàn)實世界的參數(shù)。因為這些設(shè)備嵌入在自然界中，即。它們連接到互聯(lián)網(wǎng)，這些智能設(shè)備產(chǎn)生的數(shù)據(jù)可以在全球范圍內(nèi)輕松訪問。組織使用這些數(shù)據(jù)來獲得對流程的寶貴見解并進(jìn)行修改，以實現(xiàn)最高效率和利潤最大化。最近的技術(shù)進(jìn)步使這些嵌入式物聯(lián)網(wǎng)（IoT）設(shè)備更容易獲得。5G、機器學(xué)習(xí)、邊緣計算、更快、更高效的處理器和低功耗廣域網(wǎng) （LPWAN） 等許多技術(shù)正在推動嵌入式物聯(lián)網(wǎng)連接的未來。這些技術(shù)使這些智能設(shè)備能夠在游戲、國防、醫(yī)療保健、制造和供應(yīng)鏈等各個行業(yè)中實現(xiàn)廣泛的應(yīng)用。

面向嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的 5G

5G 技術(shù)的引入徹底改變了我們訪問數(shù)據(jù)、媒體和通信的方式。除了提供比其前代產(chǎn)品（4G LTE）更高的速度和更低的延遲外，5G還為固定和漫游設(shè)備提供了更可靠的連接。這使其成為任務(wù)關(guān)鍵型嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的理想解決方案。10G 的下載速度比 4G LTE 網(wǎng)絡(luò)快 5 倍，可以促進(jìn)連接的傳感器或機器之間以最小的延遲進(jìn)行近乎實時的遠(yuǎn)距離通信。這提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑫r減少了由于傳輸延遲而導(dǎo)致錯誤的可能性。此外，這些更快的響應(yīng)時間支持新的用例，例如自動駕駛汽車導(dǎo)航，這些用例需要連接系統(tǒng)的快速反應(yīng)，以確保道路安全。

除了提高速度和響應(yīng)能力外，5G還增強了嵌入式物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的安全性，因為它具有復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，可為各級數(shù)據(jù)傳輸提供強大的加密協(xié)議，包括設(shè)備到設(shè)備通信以及云/邊緣計算部署。雖然公共 5G 網(wǎng)絡(luò)可能會隨著時間的推移而因用戶數(shù)量的增加而變得擁堵，但專用 5G 網(wǎng)絡(luò)是可以使用許可、未經(jīng)許可或共享頻譜的非公共移動網(wǎng)絡(luò)。因此，可以根據(jù)公司的需求部署專用5G網(wǎng)絡(luò)，并且可以確保亞毫秒級延遲和99.9999%的可靠性。在邊緣實時處理數(shù)據(jù)構(gòu)成了工業(yè)4.0的基礎(chǔ)，而專用5G網(wǎng)絡(luò)可以促進(jìn)這一點。專用 5G 網(wǎng)絡(luò)提供的更高安全級別也為外部攻擊者的連接設(shè)備提供了增強的安全性。5G網(wǎng)絡(luò)帶寬的增加還使同一網(wǎng)絡(luò)上有更多嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，這有助于公司創(chuàng)建一個統(tǒng)一的平臺，使他們能夠收集所有部門的實時見解，同時管理質(zhì)量控制流程 - 使他們能夠快速識別生產(chǎn)線內(nèi)的問題或趨勢。這種類型的解決方案對于監(jiān)控高度分布式環(huán)境非常有用，例如必須始終嚴(yán)格遵守員工不同協(xié)議的工廠車間。

面向嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的邊緣計算

在典型的基于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的設(shè)置中，傳感器遠(yuǎn)程位于邊緣，如農(nóng)田或工廠車間。然后，這些傳感器生成的數(shù)據(jù)被發(fā)送到中央云，在那里由人類或機器學(xué)習(xí)算法進(jìn)行處理，并從中得出見解?；谶@些見解，在現(xiàn)場進(jìn)行流程改進(jìn)。這個完整的周期占用了大量寶貴的時間，在關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用程序的情況下，可能會造成巨大的損害。這就是邊緣計算出現(xiàn)的地方。邊緣設(shè)備可以被視為具有足夠存儲和計算能力的智能設(shè)備，可以在幾毫秒內(nèi)做出低延遲決策并處理數(shù)據(jù)。

從邊緣傳感器收集的數(shù)據(jù)要么傳輸?shù)郊惺綌?shù)據(jù)中心，要么傳輸?shù)奖镜鼗倪吘墧?shù)據(jù)中心，要么在邊緣傳感器/執(zhí)行器本身附近收集和處理。在這兩種情況下，都必須從中派生價值。這些數(shù)據(jù)被輸入到算法中，以識別模式并提供對過程的見解。例如，工業(yè)對其機器進(jìn)行定期維護(hù)，以保持機器的最大正常運行時間并最大限度地減少故障。但是，由行業(yè)執(zhí)行的這種預(yù)防性維護(hù)程序不再有效，因為它無法識別與機器相關(guān)的核心問題，并且有時會由于不必要的維護(hù)程序而導(dǎo)致超支。邊緣嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備監(jiān)控實時狀態(tài)和過程數(shù)據(jù)，以找出與正常操作的任何偏差。托管在邊緣的 ML 算法可在故障發(fā)生之前預(yù)測故障，并使工程師能夠執(zhí)行預(yù)測性維護(hù)來代替預(yù)防性維護(hù)。

邊緣嵌入式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)可以在各行各業(yè)中找到許多未來的應(yīng)用。智能家居就是這樣一種應(yīng)用，這些智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備可以部署在邊緣進(jìn)行實時監(jiān)控和計量，以獲得不同電表的自動和精確讀數(shù)，并相應(yīng)地訪問發(fā)票，而不會延遲。邊緣計算還增強了醫(yī)療保健物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，允許最終用戶監(jiān)控各種服務(wù)器生成的健康相關(guān)數(shù)據(jù)并做出反應(yīng)。利用云、霧和邊緣計算的不同架構(gòu)的引入使從業(yè)者能夠從協(xié)作計算范式中受益。邊緣嵌入式傳感器也用于智能能源管理，以自動觀察消費和分配模式。這有助于高效的負(fù)載調(diào)度和對故障的動態(tài)響應(yīng)。

結(jié)論

雖然有許多這樣的技術(shù)有助于嵌入式物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，但這篇文章觸及了兩項最有影響力的技術(shù)，它們在其增長中發(fā)揮著重要作用。雖然 5G 網(wǎng)絡(luò)承諾更快、更可靠、更安全的數(shù)據(jù)傳輸，但邊緣計算使這些嵌入式物聯(lián)網(wǎng)傳感器更強大，使他們能夠自行做出關(guān)鍵任務(wù)決策。

審核編輯黃宇