下一阶段物联网
海蒂·威廉姆斯
这只是一个很小的空间，并不比一个真正的储藏室大多少，坐落在一个繁忙的走廊上，靠近工程学院宽敞、繁忙的学生合作区。你可能每天经过它十几次，却从来没有想过要往里看一眼。但在这个房间里，摆满了气势恢宏的服务器，摆满了笔记本电脑、闪烁的电子元件和测试设备的桌子，从本科生到博士级别的学生研究人员正在为无数的应用程序推进网络和嵌入式系统。这里是华南理工大学物联网研究实验室(SIOTLAB)，成立于2017年，由计算机科学与工程助理教授Behnam Dezfouli指导。
Dezfouli说:“低成本、低能耗、小尺寸的处理、内存和无线通信平台已经实现了从医疗到工业、到智能家居和联网汽车的应用，使物联网成为学术界和工业界非常重要的研究领域。”实验室的研究主要集中在构建物联网系统的四个主要组成部分:无线通信、边缘和雾计算、传感和安全。
在这里，一个团队解决了家庭物联网系统的效率问题，该系统需要“休眠”以延长电池寿命，但也必须保持高度警惕以完成工作并响应用户请求。他们研究了家用物联网设备如何受到平板电脑或手机等其他无线设备的影响。Dezfouli指出，目前的WiFi接入点并没有区分普通用户流量和物联网设备的数据。通过在实验室建立一个测试平台，研究人员观察到，物联网设备和接入点之间的能源效率和通信可靠性受到其他无线使用的显著影响。为了解决这个问题，该团队正在为WiFi接入点和物联网设备设计一种新的软件堆栈，使用新颖的排队和机器学习技术智能地安排数据包的传输。
随着家庭网状网络的兴起，他们也在设计和开发一种多接入点系统，根据每个物联网设备的位置和通信需求，智能控制其连接。Dezfouli说:“当医疗设备通过无线链路传感、处理和传输可能挽救生命的数据时，重要的是确保常规用户流量的通信和移动性不会影响关键任务传感器的数据收集能力。”
实验室的另一个研究领域是所谓的边缘到雾计算。Dezfouli解释说:“传统上，物联网系统感知的数据被发送到云平台进行处理，并做出决策和行动。这个模型有两个问题。首先，很快就会有500亿台物联网设备连接到互联网上，这将在互联网结构上产生大量的数据和流量，可能超过目前的互联网基础设施和云平台所能处理的数据量。第二个问题是延迟。假设在纳什维尔的一所房子里，一个用于步态康复的机器人正在与俄勒冈州的云平台进行通信。对于实时的、不允许延迟的系统来说，两个实体之间的长时间通信延迟是不可接受的。因此，为了解决这些问题，我们需要将处理技术推向边缘。”
他的研究团队正在开发一个完全基于软件的系统，该系统可以在商用硬件上运行，以便将边缘和雾资源分配给需要实时监控和处理的物联网设备。“必要时，”他继续说，“系统可以与云通信以发出所需的通知，但这种方法可以防止过多的数据通过‘雾’(边缘和云之间的区域)传输。”
在SIOTLAB工作对SCU的学生来说是一个很好的平台，可以使用最先进的技术。“这种前沿的体验使他们能够轻松地在行业中获得一席之地。我们的一些学生研究人员已经在苹果、谷歌和思科工作，还有一些人正在哈佛大学和加州大学洛杉矶分校攻读研究生学位。安富利、英特尔、赛灵思、Ruckus Networks、ST微电子、赛普拉斯和博通等公司也捐赠了设备，我们得到了业界的大力支持。”
Dezfouli对实验室的潜力感到兴奋。他的团队与圣何塞市合作设计的洪水监测系统已经部署了一年。安装在土狼溪上的传感器监测碎片，跟踪上升的水位，并将发现报告给当地公用事业公司。还有很多，他说。“我们还致力于基于确定性软件的分组交换、处理任务的虚拟化和协调、在嵌入式系统上实现人工智能的软件开发技术、可配置设备驱动程序和分布式控制系统。在这个小空间里发生了很多事情!”
