用一句話概述，我們有少量的云服務(wù)器(相對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)數(shù))，它們的功耗要求很高。它們都是一直運(yùn)行，產(chǎn)生巨大的能源預(yù)算。在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)的另一端，我們有大量的終端節(jié)點(diǎn)，當(dāng)它們處于活躍狀態(tài)時(shí)，功率需求有限，啟動(dòng)時(shí)間通常很短，和需要一種能源。

2018年6月，在法國(guó)南希舉行的2018年世界材料論壇(World Material Forum)舉行了一次題為“大數(shù)據(jù)/人工智能促進(jìn)材料效率(Big Data/AI for Materials Efficiency)”的專門會(huì)議。斯坦福大學(xué)教授Reinhold Dauskardt的演講稿給出了以下指標(biāo)：

“僅美國(guó)的數(shù)據(jù)中心的年耗電量估計(jì)為900億千瓦時(shí)。這相當(dāng)于34個(gè)500兆瓦的核電站反應(yīng)堆，也就是法國(guó)核電站發(fā)電量的一半(約56座反應(yīng)堆)?！?/span>

進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)中心/云計(jì)算服務(wù)器資源的電力需求的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2017年數(shù)據(jù)中心占全球用電量的3%?？赡苡行┤苏J(rèn)為這是個(gè)很低的比例，但由于世界對(duì)數(shù)據(jù)的生成、消耗和移動(dòng)的無止境的渴望，有一種摩爾定律可適用于數(shù)據(jù)中心的能源消耗，即每四年增加一倍。按照這一速度，如果沒有任何更改，那么理論上說，到2037年，計(jì)算機(jī)使用的電能將比目前全球生產(chǎn)的更多。

Reinhold Dauskardt接著總結(jié)道：“未來20年，我們面臨的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)是通過設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)相連、與電網(wǎng)斷開的對(duì)象來減少物聯(lián)網(wǎng)的能源消耗?！彼鼈儽仨毷鞘‰姷摹⒆灾鞯?，并使用可想到的任何能源，如振動(dòng)、熱和光?！?/span>

在終端節(jié)點(diǎn)方面，正如前面所透露的，預(yù)測(cè)到2021年將部署數(shù)百億個(gè)節(jié)點(diǎn)。它們中的每一個(gè)都會(huì)有非常低的功耗，再加上有限的啟動(dòng)時(shí)間，這可能會(huì)導(dǎo)致個(gè)別能源預(yù)算低，這是很好的。但這種急劇的增長(zhǎng)仍與全球潛在的高耗電量相關(guān)。

免電池終端節(jié)點(diǎn)的能量采集

高能效是當(dāng)今所有產(chǎn)品和服務(wù)的關(guān)鍵要求，將來更甚，原因我們已說明。標(biāo)準(zhǔn)包括更低的運(yùn)營(yíng)成本、法規(guī)遵從性、生態(tài)意識(shí)和電池使用壽命。大量物聯(lián)網(wǎng)邊緣節(jié)點(diǎn)可能是無線和電池供電的，超低功耗對(duì)于尋求開發(fā)實(shí)用、可用方案的設(shè)備制造商更必要和重要。無線使部署的資本支出更低（即沒有布線成本和重量減輕）。免電池方案提供了更低的操作成本，并且由于不需要電池維護(hù)服務(wù)，因此可以完全避免與能量產(chǎn)生相關(guān)的污染。

那么，我們?nèi)绾螌⒙?lián)接、感知和免電池操作結(jié)合起來呢？通過結(jié)合智能器件技術(shù)和可用通信協(xié)議，單端節(jié)點(diǎn)僅需100微焦耳的預(yù)算就可以實(shí)現(xiàn)聯(lián)接。迄今為止，許多現(xiàn)成的能量采集器能夠滿足這種水平的需求，能產(chǎn)生200到500微焦耳的能量。能量采集器可以由事件驅(qū)動(dòng)(如開關(guān))或連續(xù)采集，例如太陽能電池板或熱電發(fā)電機(jī)。

物聯(lián)網(wǎng)中的互聯(lián)

藍(lán)牙是在物聯(lián)網(wǎng)生態(tài)系統(tǒng)中占主導(dǎo)市場(chǎng)份額的一個(gè)互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)。安森美半導(dǎo)體的RSL 10藍(lán)牙低功耗系統(tǒng)單芯片(SoC)平臺(tái)已確立了領(lǐng)先地位，并在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用方面實(shí)現(xiàn)了新的行業(yè)基準(zhǔn)。同時(shí)，ZigBee協(xié)議的節(jié)能特性也支持自供電的或能量采集對(duì)象的連接。同樣，安森美半導(dǎo)體用于低功耗廣域網(wǎng)(LPWAN)的專有和Sigfox®低于1GHz收發(fā)器和SoC產(chǎn)品陣容，使用戶能擴(kuò)展在窄帶傳輸應(yīng)用中的聯(lián)接范圍。

由于提供聯(lián)接的SoC通常是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開發(fā)的首選，這些平臺(tái)為OEM和開發(fā)物聯(lián)網(wǎng)方案的服務(wù)提供商提供了強(qiáng)有力的支持。

IoT Development Kit：物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件

圖3：安森美半導(dǎo)體的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件

 感知

能量采集智能無源傳感器(SPS)和近場(chǎng)通信(NFC) EEPROM相輔相成以提供創(chuàng)新的高能效感知方案。此外，位置跟蹤、環(huán)境光測(cè)量和運(yùn)動(dòng)檢測(cè)也是了解機(jī)器和人類環(huán)境的關(guān)鍵。讓這些器件工作，以提供現(xiàn)成的集成方案或可行的概念驗(yàn)證的原型是個(gè)令人興奮的挑戰(zhàn)。在這里，諸如安森美半導(dǎo)體的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)套件(IDK)這樣的工具可順暢、加速和簡(jiǎn)化概念的開發(fā)，使用戶能夠快速、輕松地測(cè)量、匯總和分析物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)。