IoT闸道器的挑战与解决方案

AMD资深系统架构工程师Srini Gadgil。

CES2015 IoT应用大放异彩

超微 (AMD) 资深系统架构工程师Srini Gadgil，以「IoT Gateways: Challenges and Solutions (物联网闸道：挑战与解决方案)」为主题，说明物联网闸道器在物联网扮演的关键角色、面对的挑战，以及AMD提供的解决方案。

他提到CES2015消费性电子展的重头主题，就是环绕在Internet of Things(IoT物联网)。当前IoT的六大应用范畴，涵盖智能城市(Smart Cities)、智能建筑(Building Management)、智能家庭(Smart House)、医疗照护(Health Care)、智能电网(Smart Grid) 与工业自动化 (Industry Automation) 领域，每个领域都有专属的联网装置。而据市调机构预测，IoT联网装置数将从2012年87亿部，增加到2020年Gartner预估的260亿部，以各种不同形式的网络协定彼此相互连接。

目前IoT网络骨干架构，无论智能家居、智能城市、工业自动化设备，以至于智能家庭中扮演线上监控？控制器角色的智能手机、智能手表、平板或笔记本电脑等装置，大多凭藉着既有的3.5G/4G LTE移动通讯联网，并且把监控数据传递至云端的服务器？数据中心。

这种点对点、没有闸道器为中介的传统IoT网络架构，是属于多点对多点 (Many to Many) 的联网架构，若遭遇端点与云端的网络断线，不仅欠缺数据备援储存的机制，也无法同时进行就地？区域运算(Local Processing)筛选上传的监测数据量，在应用端与云端的移动网络之间，是难以实做编码来增加网络安全性防护的。

企业级IoT物联网闸道器应有的规格与运算需求

对当今企业级IoT闸道器架构需求，Gadgil认为要能接收Wi-Fi无线区域网络 (如笔记本电脑、平板)、MAN移动通讯网络 (如手机)、PAN个人网络 (如以蓝牙传输的遥控器、家电)，从手机、平板、笔记本电脑、桌机，到大型家电如洗衣机、烤箱，以及智能建筑中的传感器的连接，到智能城市与智能电网等的连接需求，这种IoT物联网架构的存取闸道器，需要具备区域IoT配置、就地？区域运算、支持各种网络应用的优先权设定，并消除移动设备做网络存取的一切瓶颈。

他进一步提到超微嵌入式事业群推出以28纳米制程制造的新一代AMD嵌入式G系列SoC (先前代号：Steppe Eagle)，以2GHz、4核心Jaguar CPU结合GCN (GPU Core Next) 图形处理器架构、2MB共享存储器架构与I/O控制器整合在相同的芯片上，单芯片提供单通道64位元DDR3存储器汇流排控制器、双HDMI v1.4/DP v1.2显示界面输出、一组PCIe x4与4组PCIe x1界面(PCIe v2.0)、8组USB 2.0与两组USB 3.0、两组SATA 6Gbps界面埠、一组SD Card读卡机v3.0 I/O界面等功能，总系统设计功耗仅约5？25W，在成本、效能、耗电量与体积上提供更多的弹性，相较于上一代G系列AMD嵌入式G系列系统单芯片 (SoC)，整体效能提升53%，每瓦执行效能更高出96%，更适合于需要超低耗电量和尺寸更小的嵌入式处理器？平台应用。

Gadgil指出，以新一代AMD嵌入式G系列SoC单芯片规划的IoT物联网闸道器平台，具备了：1.支持多元化？多样的控制协定。包括连接传感器(Sensors)、致动器(Actuator)、控制装置(Control Devices)或网络上行(Network Uplinks)。2.强悍的CPU与GPU运算能力，可应用于生物特徵识别 (Biometric) 或光学传感影像处理 (Optical Sensor Image Processing)，并支持高画质 (1920x1080 Full HD) 屏幕输出，有助于建构自动光学检测(Automated Optical Inspection；AOI)机台设备。

3.即便终端与云端断线，仍具备独立的CPU运算输出能力。4.单芯片整合了CPU+GPU电路，是最具成本效益的平台解决方案。5.针对SDN软件定义网络、NFV网络虚拟化等创新架构的支持。新一代AMD嵌入式G系列SoC单芯片提供启用SDN软件定义网络架构的网络运作堆叠 (Network Stacks)，同时，GPU已实做出对于网络虚拟化架构　(Network Functions Virtualization；NFV)，像是IPSEC等实时编码运算的硬件支持。

嵌入式G系列SoC的成功实例

Gadgil指出，超微(AMD)嵌入式G系列SoC系统单芯片，已成功应用于垂直市场，包括eZono可携带式超声波设备、BJS Biotechnologies简化DNA复制流程、White Lion Technologies AG优化3D模拟牙医辅助器材、 IBASE Technology床边医护信息站、Haier智能电视及XIMEA智能镜头等市场。

在论坛当天，AMD也与NAS领导厂商QNAP携手展出搭载AMD嵌入式G系列SoC 的NAS系统TVS-x63平台，协助中小型企业与小型或居家办公室 (SOHO) 打造无缝的网络储存环境，使用者除了可在经济实惠的价格下体验绝佳的运算表现外，更能享受整合在单一芯片中AMD Radeon GPU功能，完整发挥显示与加速效能。