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高通：電腦手機(jī)化、＂網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)平臺＂因應(yīng)碎片化局面

本文作者：任苙萍點(diǎn)擊： 2017-07-17 12:30

前言：

效應(yīng)2：多網(wǎng)融合，Modem 與 Hub 被歸化

物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 的特色是多元化，不同設(shè)備 (甚至是同一個(gè)設(shè)備) 常須使用不同的無線通信標(biāo)準(zhǔn)，與隸屬不同網(wǎng)域的成員溝通，電信系統(tǒng)也是其中一個(gè)不可或缺的通道；素以＂萬物聯(lián)網(wǎng)＂(Internet of Everything, IoE) 為愿景的高通 (Qualcomm)，當(dāng)然不會錯(cuò)過移動電信網(wǎng)絡(luò)這塊大餅。去年 8 月本刊制作《5G 鳴槍起跑，誰最早受益？》特輯時(shí)曾提出一個(gè)觀點(diǎn)：隨著數(shù)字匯流、多網(wǎng)融合的浪頭推進(jìn)，原本在電信、互聯(lián)網(wǎng)各雄霸一方的高通與英特爾 (Intel) 兩家芯片大廠，終將面臨近身對壘、短兵相接時(shí)刻；果不其然，今年高通已正式揮軍＂踩線＂泛電腦地盤。

高通全球產(chǎn)品營銷副總裁 Don McGuire 直言網(wǎng)絡(luò)已成生活必需品，對 Z 世代的年輕族群而言更猶如呼吸般自然。他幽默地提起一段親身經(jīng)歷：全家乘車出游時(shí)，11 歲的女兒開心帶著小筆電隨行，想在途中觀看串流電影。不過，當(dāng) McGuire 告知車上沒有連網(wǎng)環(huán)境，除非事先將影片下載至筆電、否則無法觀看時(shí)，小女孩不解地問：＂為什么？我的手機(jī)就不會這樣?。⒔o了 McGuire 很大的啟示。他援引全球電信商的市調(diào)資料指出，預(yù)估至 2022 年，電信移動上網(wǎng)的數(shù)據(jù)流量將成長十倍，屆時(shí)電信網(wǎng)速將提升三倍、但成本會持續(xù)下降。

照片人物：高通全球產(chǎn)品營銷副總裁 Don McGuire

Snapdragon 內(nèi)建 LTE 調(diào)制解調(diào)器，結(jié)親微軟進(jìn)軍＂移動電腦＂
McGuire 進(jìn)一步指出，未來四年將有超過 11 億的因特網(wǎng)新進(jìn)人口加入，以東南亞、印度、拉丁美洲等新興市場為大宗，而智能型手機(jī)是他們最主要的連網(wǎng)工具；上述種種跡象皆促使高通興起開發(fā)新型變種＂移動電腦＂(Mobile PC)、將微軟 (Microsoft) Windows 10 放在驍龍 (Snapdragon) 架構(gòu)上執(zhí)行的念頭，冀藉此為用戶帶來新的娛樂體驗(yàn)。高通從市場反饋的信息發(fā)現(xiàn)：電池續(xù)航力不足、過度仰賴 WiFi 的聯(lián)機(jī)效果不佳、公共場域 WiFi 恐有安全疑慮、開／關(guān)機(jī)時(shí)間太長，是消費(fèi)大眾最在意的痛點(diǎn)。

McGuire 認(rèn)為，后 PC 時(shí)代，電腦除了計(jì)算快、易使用和可移動外，還應(yīng)像手機(jī)一樣隨時(shí)、隨地不斷線 (always- on)——＂立刻喚醒、待機(jī)狀態(tài)可隨時(shí)連網(wǎng)是智能型手機(jī)的最大特色，而我們將這個(gè)強(qiáng)項(xiàng)擴(kuò)展至移動電腦＂；與微軟 Windows 10 的締結(jié)秦晉，便是在此背景下誕生。過去十年，高通在 3G、4G 通信市場戰(zhàn)果豐碩，業(yè)界不少處理器產(chǎn)品皆有與高通的通信芯片搭配；此次高通將 X16 LTE 調(diào)制解調(diào)器 (Modem) 與自家處理器整合成 Snapdragon 835 SoC 并＂撈過界＂直攻移動電腦腹地，別具指針意義，已有華碩、聯(lián)想和惠普等三家 OEM 廠商參與首發(fā)。

圖1：10 nm FinFET 工藝的 Snapdragon 835 (左) 與市面上 14nm 工藝芯片 (右) 以及 1 美分硬幣的尺寸對比
資料來源：筆者攝影

McGuire 概括 Snapdragon 835 特點(diǎn)如下：1.采用 10 nm FinFET 工藝，芯片體積小于 1 美分硬幣，方便做輕巧機(jī)身設(shè)計(jì)，未來將繼續(xù)朝 7nm 工藝邁進(jìn)；2.為主板多騰出 30% 空間，可容納更大電量的電池并提高散熱效率；3.擁有 ARM-based 低功耗優(yōu)勢，電池續(xù)航力逾 20 小時(shí)；4.擁有 30 億個(gè)以上的晶體管，效能媲美入門級筆電；5.內(nèi)建 LTE 調(diào)制解調(diào)器，最高能提供 1 Gbps 的連接速度，持續(xù)連網(wǎng)速度亦維持在 100～150 Mbps，是美國家庭網(wǎng)絡(luò)平均下行速率 40 Mbps 的 3～4 倍；6.所搭載的 Windows 10 是消費(fèi)大眾熟悉的操作系統(tǒng)。

不斷線！挑戰(zhàn)＂Wintel＂架構(gòu)
＂Snapdragon 835 非常省電，卻能將 Windows 10 觸控、手寫、生物辨識功能及 APP 商店完整呈現(xiàn)，而微軟語音助理 Cortana 不斷精進(jìn)、在待機(jī)／喚醒之間可將電池續(xù)航力提升 4～5 倍＂，McGuire 說明。微軟首席團(tuán)隊(duì)計(jì)劃經(jīng)理 Pete Bernard 補(bǔ)充，目前全球已有逾 5 億人在使用 Windows 10；為兌現(xiàn)＂不斷線＂承諾，微軟與＂載波偵聽多路存取＂(Carrier Sense Multiple Access, CSMA) 電信組織合作，可將用戶聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)重新編程植入電路板，再經(jīng)由空中傳輸 (OTA) 核實(shí)用戶身份，提供將聯(lián)機(jī) SIM 卡放在移動電腦預(yù)留插槽之外的另一個(gè)選擇。

照片人物：微軟首席團(tuán)隊(duì)計(jì)劃經(jīng)理 Pete Bernard

欲取道電信網(wǎng)絡(luò)上網(wǎng)，只要在 Windows 10 輸入手機(jī)號碼就能鏈接手機(jī)費(fèi)率，不必將 SIM 卡在手機(jī)與移動電腦之間交替插拔，省去不少麻煩；何況，SIM 卡尺寸還有大小之分，未必一體適用。談到聯(lián)機(jī)質(zhì)量，McGuire 強(qiáng)調(diào)，＂持續(xù)連網(wǎng)的速度對于觀看 4K 串流影片、在線游戲或工作生產(chǎn)力十分重要；當(dāng)然，這還得依靠電信營運(yùn)商提供健全網(wǎng)絡(luò)環(huán)境＂。全球現(xiàn)有 183 個(gè) LTE-A 商用網(wǎng)絡(luò)，其中約 86% 是 Cat. 6 以上規(guī)格；繼澳洲電信商 Telstra 運(yùn)作 Gigabit 等級的 LTE 網(wǎng)絡(luò)后，今年預(yù)估將有 10 個(gè)國家、15 個(gè)電信商相繼投入建置，將創(chuàng)造更好的體驗(yàn)。

他并透露，第二代 Gigabit 等級的 Snapdragon X20 與另一款 5G 調(diào)制解調(diào)器芯片組 Snapdragon X50，將在 2018 年亮相。X20 支援 LTE Cat. 18、可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 1.2 Gbps 的下行速率；后者將新增 LTE 廣播、超高清語音 (EVS編碼) 及＂雙卡雙 VoLTE＂(DSDV) 功能——即兩張 4G 卡都可實(shí)現(xiàn)高清語音。雖然回顧過往，非＂Wintel＂體系鮮少有大成就；然而時(shí)移勢易，隨著移動網(wǎng)絡(luò)的成熟，輕量級＂移動電腦＂或許真能獲得市場青睞；若＂Snapdragon + Windows 10＂組合有望打破根深蒂固的＂Wintel＂架構(gòu)，應(yīng)該會有更多家族產(chǎn)品問市，甚至外溢至整個(gè) ARM 生態(tài)系。

圖2：采用 Snapdragon 835 的電路板 (右) 面積比同類型少了 30% 的面積
資料來源：筆者攝影

WiFi 居中帳，Bluetooth 與 802.15.4 左右護(hù)法
除了移動芯片業(yè)務(wù)為人熟知外，事實(shí)上，高通也是 IoT 生態(tài)系的重要推手；特別一提的是，當(dāng)其他芯片商尚在為集成基于 IEEE 802.15.4 的不同協(xié)議而雀躍，高通已搶在今年初率先成功＂跨域整合＂2.4 GHz / 5 GHz 雙頻 Wi-Fi 802.11n、低功耗藍(lán)牙 (BLE) / Bluetooth 5 和 ZigBee / Thread 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò) (Mesh)，推出可應(yīng)用在控制中樞的 ARM- based 三模系統(tǒng)單芯片 (SoC)——QCA4020，以及客戶端集成 BLE / Bluetooth 5 和 802.15.4 的雙模 SoC——QCA4024；此兩款芯片正在向選定的 OEM 廠送樣，預(yù)計(jì) 2017 下半年商用量產(chǎn)。

家用控制及自動化產(chǎn)品經(jīng)理 Saurav Gupta 表示，迄今坊間有超過 150 萬個(gè) IoT 設(shè)備都是使用高通產(chǎn)品。他指出，以往一個(gè)家庭頂多只有 4～5 個(gè)連網(wǎng)設(shè)備，目前已來到 10～15 個(gè)左右、未來十年內(nèi)預(yù)估會上升至 40～50個(gè)，而這些產(chǎn)品可能在不同時(shí)間采購、來自不同品牌或廠商、使用不同生態(tài)系統(tǒng)；若能解決破碎化困境，就能得到市場青睞；＂破碎化現(xiàn)象來自于不同層面，首先是技術(shù)本身，單是無線局域網(wǎng)絡(luò)通信就有各式 WiFi 標(biāo)準(zhǔn)、同樣是 802.15.4 又有 ZigBee / Thread 多種協(xié)議，但它們可能同時(shí)出現(xiàn)在同一個(gè)家庭中＂，Gupta 如實(shí)敘述。

圖3：高通 QCA402x SoC 區(qū)塊圖

資料來源：Qualcomm 官網(wǎng)

其次是生態(tài)體系與云端服務(wù)的破碎化。如何無縫串連 Apple HomeKit、Google 等開發(fā)平臺與最終云端，為制造商帶來極大挑戰(zhàn)，也是高通自動化控制部門的核心工作。高通認(rèn)為，沒有單一生態(tài)系能在 IoT 世界獨(dú)大，故祭出＂以同一個(gè)平臺支持不同生態(tài)體系＂的產(chǎn)品策略：QCA4020 / QCA4024 采用 ARM 雙核心 CPU——Cortex- M4 負(fù)責(zé)處理用戶開發(fā)的應(yīng)用程序，Cortex- M0 負(fù)責(zé)無線通信聯(lián)機(jī)，并承襲 Snapdragon 安全開機(jī)、信任執(zhí)行環(huán)境、加密儲存、密鑰封裝及無線通信協(xié)議防護(hù)等硬件安全機(jī)制。

Hub 將被整合或變身為「網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)平臺」，自動辨識、連結(jié)標(biāo)靶網(wǎng)域
Gupta 表示，任何 IoT 設(shè)備都需借道路由器 (Router) 或?qū)Ｓ眉€器 (Hub) 才能連網(wǎng)，現(xiàn)今市面上的 IoT 專用集線器售價(jià)約 90～100 美元；有鑒于北美習(xí)慣以語音作為搜尋或控制的輸入接口，高通積極與第三方合作伙伴發(fā)展聲控網(wǎng)絡(luò)，主張＂Mesh WiFi- SON＂概念——集線器功能未來將被整合到具有 IP 分享及防火墻功能的路由器、家電產(chǎn)品，或演進(jìn)成為語音助理或家用機(jī)器人以控管不同網(wǎng)域設(shè)備，構(gòu)筑＂網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)平臺＂(Mesh Network Platform)，可事先排除干擾并自動辨識須鏈接的設(shè)備。

圖4：采用高通 QCA4020/ QCA4024 SoC，可以聲控取代觸控，開／關(guān)燈光、調(diào)節(jié)照明亮度和色調(diào)
資料來源：筆者攝于 COMPUTEX 2017 高通展場

QCA4020 / QCA4024 已預(yù)先整合各種云端服務(wù)支持和軟件開發(fā)工具包 (SDK)，包括：Apple、Google 和新興的 AWS IoT、Microsoft Azure，以及臺灣重視的開放互連基金會 (OCF) 標(biāo)準(zhǔn)，亦可提供參考設(shè)計(jì)。受惠于完善的軟件堆棧，采用 QCA4020 開發(fā)的網(wǎng)關(guān) (Gateway)，讓消費(fèi)者只要透過語音指令即可新增連網(wǎng)設(shè)備并聯(lián)機(jī)，不需到訪入口網(wǎng)站進(jìn)行繁復(fù)的聯(lián)機(jī)設(shè)定?？上?，在日前 COMPUTEX 的現(xiàn)場展示中，與 Alexa 的互動似乎不如預(yù)期中順利；高通表示，問題應(yīng)出在外連云端的這段線路或指令匹配，是系統(tǒng)商可勠力優(yōu)化之處。

語音控制或輸入分為兩部分：系統(tǒng)啟動指令辨識僅需在內(nèi)網(wǎng)完成、不須連結(jié)外部云端，功耗甚低，但后續(xù)動作指令可能由產(chǎn)品激活、也可能須連到公有云；若發(fā)聲者與接收指令的設(shè)備距離較遠(yuǎn)，須用到 6～8 個(gè)麥克風(fēng)。為簡化 IoT 產(chǎn)品開發(fā)工作，高通與第三方合作提供麥克風(fēng)等硬件設(shè)計(jì)及軟件算法參考，包括麥克風(fēng)的擴(kuò)充、語音識別及控制的邊緣計(jì)算 (Edge Computing)，讓語音更加清晰可辨，降低傳到云端的失誤?？紤]到部分燈具有獨(dú)門通信協(xié)議的情況，高通亦與歐司朗 (OSRAM) 等照明大廠合作，經(jīng)應(yīng)用程序編程接口 (API) 解決固件層次的技術(shù)問題。

圖5：高通相當(dāng)看好 IoT 在智慧家庭的應(yīng)用
資料來源：高通官網(wǎng)

展望 IoT 未來
高通宣示，芯片、軟件、平臺參考設(shè)計(jì)與生態(tài)系是他們在 IoT 產(chǎn)業(yè)挺立的四大支柱，若開發(fā)者需發(fā)展額外軟件或獨(dú)有生態(tài)系，高通亦樂于提供相關(guān)資源。此外，Gupta 提及深度學(xué)習(xí) (Deep Learning) 也是智能家庭應(yīng)用的好工具。例如，微波爐會根據(jù)放入的食材自動設(shè)定烹調(diào)方式；冰箱能辨識里面儲藏的食物存量，在特定時(shí)間點(diǎn)自動訂購；判定電網(wǎng)負(fù)載狀況，在離峰用電時(shí)段啟動洗衣機(jī)。

另在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 藍(lán)圖中，為避免停工損失，藉由傳感器收集機(jī)器健康狀態(tài)的＂預(yù)防性維修＂正日受重視。最后高通預(yù)言，虛擬現(xiàn)實(shí) (VR) 將成為下一代個(gè)人計(jì)算設(shè)備平臺，頭戴設(shè)備的體積會微型化如太陽眼鏡一般，且不須與手機(jī)或 PC 相連就能獨(dú)立運(yùn)作。

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