物聯網(IoT)在概念上很簡單，就是把所有帶感測器或控制器的裝置連線到網際網路（以及/或者裝置彼此相連）。物聯網裝置包羅永珍：手機、家電、汽車、機器、機器部件、可穿戴裝置……以及任何其他您能想到的事物，無不在其中。但是，物聯網在原理上不過是一個連線並擴充套件到雲的測量訊號鏈。
檢測/測量器件將模擬訊號轉換為數字資料流。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資料已是很陳舊的觀念。隨著物聯網發展，雲模式的使用和計算建模（由雲及其大規模儲存和處理能力實現）的威力已經改變了基於數字資料做出決策的方式。諸如溫度測量之類的傳統檢測技術已被充分理解運用，其既可用作一種獨立測量，也可成為其他檢測的一個要素。例如在電化學檢測中，溫度會影響測量結果，需要予以處理。另外也出現了一些令人激動的新型感測器，它們會對物聯網世界產生巨大影響。
其中一個例子是MEMS加速度計。這些感測器構成多軸振動檢測的基礎，支援無人機、行動式遊戲裝置或相機等系統保持穩定。健康跟蹤裝置也使用振動來檢測個人健康。可穿戴式健康和健身感測器需要永久開機，提供高精度身體運動檢測以便進行適當的分析（例如跑步、騎自行車或步行），並將實時資料傳輸給各種行動式健康和健身應用。
圖:業界功耗最低的MEMS加速度計
以加速度計為例，在物聯網裝置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，輸出資料速率為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，考慮頻寬和解析度。ADXL362不會因為欠取樣而混疊輸入訊號；它採用全資料速率對感測器的整個頻寬進行取樣，噪聲很低。因此，它可以測量非常小的訊號。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。
更高質量的資料很重要
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感測器能力，實現更寬的動態範圍，從而硬體能夠測量更小、更多種類的訊號。這使得終端系統更精確、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臺硬體，並更好地支援防護頻帶的發展。
因此，同樣的硬體可以用於好幾代產品，擁有成本得以降低，並且可以免除硬體替換的麻煩和高昂成本。這對物聯網來說尤其如此，因為感測器及相關硬體的數量預計會爆炸式增長。市場分析公司Gartner表示：到2020年將有超過260億的互聯裝置，連線之多宛如天文數字。此外，隨著無線連線因便利性而廣泛應用於物聯網訊號鏈，位於難以接近的地方或工廠等惡劣環境中的物聯網單元將越來越多。最後一個考慮因素是政府對氣體排放、用電和環境控制等多個方面的監管要求越來越嚴格。可能的新條例和不斷變化的要求將需要現有硬體實現更精確的測量，更好的測量系統可提供超前思維來幫助滿足這些要求。在擁擠不堪且競爭激烈的物聯網市場上，能否滿足未來的新測量需求事關企業的存亡。
因此，穩定精密的硬體測量平臺的重要性再怎麼強調也不為過。建立平臺之後，便可通過軟體實現系統差異化。在激烈競爭的物聯網市場，這些能力是企業脫穎而出的重要條件。此外，系統升級會更輕鬆、更簡單，並且可以實時完成。
合法資料至關重要
為了確保物聯網生態系統中維護的資料正當合法，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線，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”。它不止是與裝置、網路或客戶端有關，還涉及到許多表面區域，每個區域都可能互連。例如，從裝置到雲或從裝置經閘道器到雲。合法性的目標是確保每一層都安全。隨著連線的事物、雲和閘道器的增多，容易產生安全漏洞的地方也會增加。
OWASP（開放式Web應用安全專案）確定的物聯網10大安全漏洞如下：
●不安全的Web介面（XSS、注入、網路釣魚）
●不適當的身份驗證/授權
●不安全的網路服務（SSH、SFTP、Telnet）
●缺少傳輸加密
●隱私問題/關切
●不安全的雲介面
●不安全的移動介面
●不適當的安全配置
●不安全的軟體/韌體
●糟糕的物理安全
在雲中，安全威脅可能表現為資料外洩、意外的資料丟失或資料失竊。毫無疑問，雲服務會容納多個客戶（多租戶），故而需要確保安全區隔各個客戶。這就帶來其他需要考慮的問題。本地保持線上或發生資料中斷時，系統的容量是多少？多個位置如何共享資料並確保安全？採用什麼安全標準？能否備份資料，尤其是資料量因為物聯網而爆炸式增長時？應用程式介面(API)將通過同一雲服務開發並儲存用於多個客戶，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使用者）非常重要。
審查和評價雲服務提供商有許多方法。一種機制是通過公開的安全指南。業界在持續改善這些全球通用的雲安全指南，並且越來越要求服務提供商實現相關認證以遵守這些指南。
但是，安全關切不限於雲。在每一級堆疊，都有相關的威脅和反制技術。物聯網裝置和閘道器可能被偷竊或篡改，資料可能被篡改或被非授權使用者訪問。對此，篡改檢測器、加密或裝置註冊可用作反制措施。軟體或韌體可能成為網路釣魚、惡意軟體攻擊或篡改的目標。因此，可信作業系統、將安全貫注到開發生命週期中以及漏洞測試便非常重要。軟體部署到現場之後，通過一個安全機制更新軟體也很重要。如果採用不安全的通道傳輸資料，篡改、竊聽或攻擊就會有可乘之機。因此，傳輸通道加密、埠/介面管理以及連續主動監測很重要。在資料隱私方面，必須讓客戶高度放心。對隱私權再小的侵犯，也可能令公司的品牌和聲譽毀之一旦。因此，利用資料加密技術等良好的做法來儘量減少或弄亂儲存和保留的資料非常重要。全球隱私資料策略在持續發展和變化。在意見一致的前提下，通過一個靈活的系統來處理世界不同地區的監管差異是很重要的。在應用程式層次，不僅要通過使用者身份驗證和授權來阻止未授權訪問，而且要持續測試程式碼有無漏洞。還應考慮帶外保護，例如WAF（Web應用程式防火牆），以及在受到攻擊時隔離並封鎖帳戶的能力。上述所有反制措施都可以應用，但安全性必須融入生態系統中，而不是在最後進行改造。
智慧互聯的物聯網系統
物聯網訊號鏈的任一級都可以增加智慧（或資料處理）。例如在生命體徵監測(VSM)中，當體溫達到危險水平時，感測器端可直接發出報警，而無需將體溫資料傳送至雲端。溫度資料也可以用在其他生物醫學計算中，因此，它也可以用於閘道器或雲中。
在節點進行訊號處理有多個好處，包括支援緊湊的整合反饋環路等。緊密耦合感測器和執行器的好處是可以立即做出決策。例如，振動達到預定水平時，就會立即關停機器或電機；溫室中的溫度上升到一定程度時，就會驅動電機開啟窗戶。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等整合模擬微控制器集ARM® M3-MCU和24位模數轉換器於一體，可以滿足這些需求。未來，可利用採集能量從而實現能源獨立的器件將是成功的關鍵。節點上的數字處理受空間和功耗的限制。還有一點是難以聚合其它來源的資料。節點的低功耗會限制資料傳輸範圍和有效載荷。通過節點管理來監視狀態和執行更新會很麻煩，同時網路邊緣的硬體、軟體和資料也存在安全風險。
基於閘道器的訊號處理採用物聯網閘道器裝置，其一端具有短程無線感測器網路(WSN)鏈路，另一端具有LAN或WAN鏈路。它與路由器類似，也可以是感測器集線器。除了WSN網路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）。基於閘道器處理的優勢是可以使用大量潛在處理資源，並且能夠聚合其他感測器/來源的資料。因此，在網路邊緣附近執行分析的能力，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。它有能力支援全堆疊OS，並使用帶標準遠端管理工具的LAN/WAN網路技術來提供更好的安全性（不過物理安全可能存在風險）。另一方面，它通常不屬於低功耗類，需要有線電源，而且資料儲存有限。
雲連線的主要優勢之一是能夠儲存、檢索和搜尋大量資料記錄，這些資料記錄可以包含歷史資料和來自許多裝置的資料。對於基於雲的訊號處理，資料儲存在很多情況下與大資料處理和分析密切相關。僅僅儲存資料是不夠的。快速訪問和分析資料的需求促成了許多新方法的產生，利用簡單的程式設計模型和開源框架，大資料集可以在多個計算機叢集上進行分散式處理。基於雲處理的顯著優勢是有大量內建安全性的潛在計算和儲存資源可用。開源和商業開發工具日益增多，終端解決方案可以輕鬆擴充套件。
圖:物聯網閘道器示例
現在認為軟體即服務(SaaS)是雲端計算的關鍵貢獻，另外還有基礎設施即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)、桌面即服務(DaaS)、移動後端即服務(BaaS)和資訊科技管理即服務(ITMaaS)。所有這些共同提供了廣泛的選擇來適應終端系統需求。對於基於雲的處理，伺服器託管是必需的（可在本地或遠端）。儲存和服務有相關成本，通訊和大資料儲存可能會很昂貴。還有其他一些缺點，比如網際網路通訊渠道的延遲和吞吐量可能難以預測。
隨著物聯網系統發展，智慧系統分割也會發展，節點的智慧程度會提高。節點從不生成智慧和知識，也即資料在到達雲端之前仍只是單純的資料；而轉換和傳送所有資料需要消耗大量電力和頻寬。智慧檢測是指節點將資料轉換為資訊，從而降低總功耗，減少延遲和頻寬浪費。簡言之，它支援從反應型物聯網到預測型和實時物聯網的轉變。
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慧。此外，完整物聯網解決方案會涉及許多供應商，包括感測器、閘道器、軟體和儲存提供商。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溼度的感測器）監控利默里克工廠的製造裝置。通過測量機器或電機振動模式的變化，可以在系統停機之前檢測到故障，防患於未然。由此帶來的好處是可以實行預測性維護程式，提高工廠效率和產能。ADI公司的物聯網方案為複雜製造工藝中的多臺裝置（新舊並存且來自多家供應商）提供全面的監控和分析系統。該系統實時跟蹤並報告生產效率，提醒技術員注意可能出現的問題，避免裝置停機。晶圓良品率因此得到提高，供應更穩定，有助於我們的客戶做出更好的規劃。這個例子展示了物聯網系統的真正價值。物聯網系統的複雜性和範圍允許以很多方式進行訊號處理。將物聯網系統中的處理從雲端轉移到邊緣可提升感測器的智慧程度，讓資訊提取更接近來源。網路邊緣節點、閘道器和雲中都有處理資源可用，系統設計人員可以優化解決方案的邊緣節點功耗、資料頻寬、計算和儲存要求。
來自：eet-china