三大元素與四大挑戰
【撰文／王岫晨】
物聯網實際應用產品陸續問世，
然而相關元件測試卻遭遇不同挑戰，
好的測試平台，將可讓元件端開發事半功倍。
物聯網在度過了前兩年的醞釀期與發展期之後，從去年多半都還只是概念性的想法，到今年已有許多真實產品與實際應用問世。而面對未來幾年的發展性，市場專家均認為，物聯網在未來幾年至2020年前，肯定會出現高度成長，這從今年許多相關應用產品陸續問世，就可以看出端倪。
只不過，觀察目前物聯網的主要應用，範圍廣泛，分散在各種不同的領域之中，然而主要的殺手應用，則尚不明顯。以目前許多物聯網所號稱的功能，都是廠商刻意加諸於人們的，而非人們真正的需求所在。也因此，才會有現在這種物聯網話題熱，卻看不到重要應用的現象產生。
物聯網三大元素
愛德萬市場開發經理江衍緒指出，要組成物聯網，很重要的三大部分，分別是感測、運算與聯網。物聯網從感測端開始，為了讓物聯網能發揮更大的整體綜效，感測器必須要能擁有更多智能化的設計。而要賦予智能化，不外乎來自於更強大的運算效能，這些運算核心不只運算能力必須更為強大、功耗更低，也將因應物聯網應用而有不同的發展腳步，例如MCU朝向SoC整合、而CPU則逐步邁向嵌入式發展。
有了感測元件與運算效能之後，接下來，所有設備都要具備聯網能力。對於物聯網來說，所有裝置都必須要聯網，設備聯網是必要的，因此聯網能力也成為構成物聯網條件裡的重要一環。而從感測、運算到聯網，這三個條件環環相扣，缺一不可。
物聯網未來的發展性，範圍將擴及到智慧城市、智慧車輛等範疇，所有這些應用領域，都強調設備的功能性必須越來越強大，這也導致元件的設計將會越來越複雜，也就是其整合度將越來越高，而測試的條件也會越來越多。
圖1 物聯網未來的發展性，範圍將擴及到智慧城市等範疇。
物聯網應用中的許多系統，都必須要有內建的處理器，系統本身要能自動因應週邊環境的變化，採取進一步的相對應動作，這才是物聯網最終所希望呈現出來的一個結果。也就是所有的應用，都必需要透過感測器所抓取到的環境數據，來進一步轉換成有用的資訊，並輸出成為正確的動作。
也因此，若從物聯網周邊的基礎元件來觀察的話，除了會發現MCU變得越來越複雜之外，CPU逐漸走向嵌入式發展，就連周邊的感測器，也必須要能擁有智能化能力。不光只是進行一般動作的感測，甚至連溫度、環境光源、心跳、血壓等感測都將一併進行功能上的整合。
現在已經可以看到許多穿戴式的裝置，在市場上慢慢出現，而各種功能也都不盡相同，透過物聯網的串聯，使得穿戴式裝置也將成為未來一個蓬勃發展的市場機會。
觀察目前物聯網的聯網部分，由於主要的聯網標準尚未出現，包括Zigbee、WiFi、BT等，都已經應用於不同的領域中，這主要是由於各種不同物聯網的應用，聯網距離、聯網效率、聯網頻寬各不相同，造成所需搭配的無線連結技術也不盡相同。因此，針對物聯網的聯網該怎麼設計與進行，並沒有一個既定的規範。
許多企業都正積極合作，共同制訂平台。然而，也正因為目前各家有各家不同方案組合的狀況，對於整個基礎元件與測試都將成為複雜的挑戰。主要原因，正是因為在元件功能性必須足夠的前提下，不同解決方案過於多元化所導致。
物聯網未來發展範圍將擴及到智慧城市、智慧車輛等，
導致元件設計漸趨多元，測試條件也更為複雜。
大數據已成標準配備
物聯網除了基礎元件、M2M的連結之外，還有一個很重要的環節，就是除了收取環境中各種不同的數據之外，還必須要能把這些數據資訊作有效的應用，才是物聯網真正能成功的關鍵。
也因此，後端的伺服器、資料中心、雲端運算與大數據等，也成為這幾年大家一提到物聯網，就會跟著提起的熱門話題，因為這都是有關連的。例如在一棟大樓裡，要如何做到燈光的自動調節，達到最節能的效果，就必須要依據每個房間的人數多寡、使用狀況來自動調節。
而主要的作法，則是把房間中的所有變數，收集到的所有資訊上傳到大樓裡的伺服器，讓伺服器來依據各房間所收集到的數據資料，來做出判斷與分析，看何處光源需要減弱與關閉，如此才能達到節能的效果。而如果沒有後端的大數據來作分析的話，這樣的應用是沒辦法成型的。這也使得近年來，各大數據與資料中心相繼成立，而所需的相關設備，也確實帶來了龐大的新商機。
圖2 數據中心將是物聯網背後的重要設備。
物聯網測試四大挑戰
也正因為物聯網的應用領域太過廣泛、解決方案太過多元，使得測試層面將會遇到四大主要挑戰。第一，由於物聯網的元件整合度提高，因此測試設備也必須擁有多元的測試能力。若按傳統ATE的機台功能來看，要做數位測試，就必須使用數位機台；要測類比，就必須使用類比機台；要測RF，就得用RF機台。而從物聯網的市場來觀察，目前許多物聯網的公司，都是新興的小公司，並沒有太大的能力投資在如此種類繁複的測試設備上。
從這點來看，傳統解決方案不但緩不濟急，投資成本也過於高昂。以功能性來看，物聯網的設備並不需要使用到過於高階的測試機台，其元件功能性並沒有如此複雜，但卻必須確定機組的基本功能都能夠正常運作。
第二，物聯網有一個很重要的成功關鍵，也就是物聯網應用要能順利，低功耗的特性是不可或缺的。因為待機時間一定要長，才能夠隨時偵測周邊的環境、將數據擷取下來，處理成有用的資料，並進行進一步的連結與運作。所以物聯網的所有元件，都必須要能夠確定擁有如此低功耗的能力才行。也因此，在機台方面，也必須要能夠提供十分精確的量測條件，來確定這些設備能夠正常地運作。
第三，為了要讓物聯網相關產品能夠普及，產品本身的價格一定要夠低。因為如果價格過高，一般的消費者採用的意願就會降低。然而當相關廠商把產品價格往下壓的時候，測試成本也就隨之往下壓，而在測試成本壓低的情況下，要同時兼顧到高整合度，並維持一定的品質，很多的測試機台並沒辦法同時對這些條件進行妥協。也因此，唯一能做到的，就是提高單位時間的產出。在這樣的情況下，測試機台本身的擴充性、同測數能力等，都將會受到考驗。
第四，不可避免的是，物聯網由於是新興的應用市場，許多狀況都是不可預知的。因此，如何選擇一個正確的測試機台，能夠有更為長遠的使用條件，以及保有其擴充性，這是未來在物聯網的測試機台選擇上，一個很大的重點。
圖3 物聯網元件在測試層面，將遭遇許多新挑戰。
結語
江衍緒認為，物聯網未來的成長性依然強勁，特別是在2020年之前，會出現一波巨大的成長動能。只是因為很多技術細節都還不確定，投入相關應用的廠商也很多，使得誰才會是最後的真正贏家，目前都還未見分曉。因為，物聯網市場是均分的，不同市場的屬性都不同。
圖4
物聯網相關應用將陸續出現，開發廠商的研發重點，在於如何選用一個正確的平台。
目前比較熱門與比較多產品出現的，應該是車用電子與車聯網這一塊領域，主要原因在於，這個市場從過去到現在，已經很多廠商在耕耘了，相對其能夠整合的程度也比較高。另外，諸如智慧城市也逐漸有相關的應用產品問世，例如已經開始有廠商開始進行smart life的建構，至於smart home的部分，要走入消費端應該還沒那麼快。
由此看來，未來很多物聯網相關應用都還會再陸續出現，而相關開發廠商的研發重點，在於如何選用一個正確的平台，來進行快速擴充，讓更多半導體供應商都有機會藉由這些測試平台，打造更優質的物聯網解決方案。
【全文刊載於《CTIMES雜誌》2015年10月號】-- CTIMES粉絲團】
