Zigbee3.0，合縱連橫強(qiáng)攻物聯(lián)網(wǎng) - 全文

　　步入2016，物聯(lián)網(wǎng)的戰(zhàn)火愈演愈烈。除了終端廠商在產(chǎn)品功能上求新創(chuàng)異以外，掌握產(chǎn)品功能上層定義的芯片原廠也在這波戰(zhàn)火里各出奇招，力求從產(chǎn)品的“根本”上解決物聯(lián)網(wǎng)的問(wèn)題。

　　在沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)上，競(jìng)爭(zhēng)異常激烈。Zigbee、BLE、WIFI、Homekit和Thread各個(gè)聯(lián)盟和廠商在物聯(lián)網(wǎng)關(guān)注的組網(wǎng)和功耗領(lǐng)域不甘落后，奮勇?tīng)?zhēng)先。當(dāng)中以Zigbee標(biāo)準(zhǔn)表現(xiàn)最為耀眼。天生的組網(wǎng)和低功耗特性讓它成為大部分智能家居和物聯(lián)網(wǎng)的首選。這在Zigbee3.0標(biāo)準(zhǔn)公布以后，表現(xiàn)的更為突出。

　　Zigbee的現(xiàn)狀

　　按維基百科，Zigbee是由Honeywell公司組成的ZigBee Alliance制定，從1998年開(kāi)始發(fā)展，于2001年向電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）提案納入IEEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范之中，自此將ZigBee技術(shù)漸漸成為各業(yè)界共同通用的低速短距無(wú)線通訊技術(shù)之一。

　　zigbee具有低功耗、低成本、短距離、低速率、高容量、高安全的特質(zhì)。在低耗電待機(jī)模式下，2節(jié)5號(hào)干電池可支持1個(gè)節(jié)點(diǎn)工作6～24個(gè)月，甚至更長(zhǎng);而且，通過(guò)大幅簡(jiǎn)化協(xié)議（不到藍(lán)牙wifi的1/10），降低了對(duì)通信控制器的要求。

　　同時(shí)，ZigBee提供了三級(jí)安全模式，包括無(wú)安全設(shè)定、使用訪問(wèn)控制清單（Access Control List， ACL） 防止非法獲取數(shù)據(jù)以及采用高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（AES 128）的對(duì)稱(chēng)密碼，以靈活確定其安全屬性。符合目前日益增長(zhǎng)的物聯(lián)網(wǎng)安全需求。

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　　正是這樣一種技術(shù)，從2001年推出至今，受到了廣大開(kāi)發(fā)者的好評(píng)，尤其是在物聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分——智能家居領(lǐng)域，Zigbee稱(chēng)得上是當(dāng)之無(wú)愧的一哥。日前，在電子發(fā)燒友網(wǎng)舉辦的無(wú)線技術(shù)研討會(huì)上，Zigbee 中國(guó)成員組主席宿為民表示，Zigbee在智能照明、智能家居等典型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中應(yīng)用廣泛，且較之其他無(wú)線連接有比較大的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。

　　各種無(wú)線技術(shù)在智能家居中的市場(chǎng)份額

　　在無(wú)線照明領(lǐng)域，Zigbee芯片更是增長(zhǎng)迅猛，在未來(lái)幾年會(huì)有大幅度增長(zhǎng)，宿主席強(qiáng)調(diào)?？紤]到智能家居在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)中的重要地位，智能家居在物聯(lián)網(wǎng)中的地位是不容忽視的。然而隨著WIFI HALOW、BLE MESH和Lora等技術(shù)的迭代推進(jìn)，加上蘋(píng)果和谷歌兩大平臺(tái)巨頭的切入，Zigbee的領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)正在被逐步蠶食，為扭轉(zhuǎn)這一局勢(shì)，Zigbee在年初推出了全新的Zigbee3.0標(biāo)準(zhǔn)，用合縱連橫的方法“接招”物聯(lián)網(wǎng)。

　　全球無(wú)線照明芯片出貨量

　　


　　Zigbee3.0帶來(lái)的變化

　　熟悉Zigbee的工程師應(yīng)該知道，ZigBee協(xié)議層從下到上可以分為物理層（PHY）、媒體訪問(wèn)層（MAC）、網(wǎng)絡(luò)層（NWK）、應(yīng)用層（APL）等。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的角色可分為ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三種。支持網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆行切?、?shù)型、網(wǎng)型等三種。

　　Zigebbe的協(xié)議層

　　而在ZigBee發(fā)展到1.2版，Zigbee聯(lián)盟將應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)向外擴(kuò)及，延伸到家庭娛樂(lè)與控制、無(wú)線感測(cè)網(wǎng)路（WSN）、工業(yè)控制、嵌入式感測(cè)、醫(yī)療數(shù)據(jù)搜集、煙幕與擅闖警示，與建筑自動(dòng)化等領(lǐng)域，不同的應(yīng)用對(duì)應(yīng)有不同的應(yīng)用層標(biāo)準(zhǔn)。這在以往那種不同類(lèi)型設(shè)備各自為政的時(shí)代，問(wèn)題影響不大，但在進(jìn)去了萬(wàn)物互聯(lián)的聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，這些分散的標(biāo)準(zhǔn)就為終端廠商建立大一統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)世界認(rèn)為的添加了掣肘。

　　有見(jiàn)及此，Zigbee推出了全新的3.0協(xié)議，該版本協(xié)議上的重要一點(diǎn)就是統(tǒng)一了所有這些協(xié)議，建立了一個(gè)統(tǒng)一的應(yīng)用層協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)（不包括ZigBee Smart Energy）。方便不同應(yīng)用的終端廠商打造能夠互相連接的設(shè)備。宿為民主席表示。宿主席還指出，全新的標(biāo)準(zhǔn)會(huì)往上兼容，例如基于Zigbee3.0的工業(yè)控制相關(guān)芯片可以和之前版本的Zigbee3.0設(shè)備兼容。另外Zigbee 3.0讓設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的行為方式有統(tǒng)一的規(guī)范（BDB），且提供更安全的網(wǎng)絡(luò)。方便開(kāi)發(fā)者快捷的開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。

　　Zigbee3.0標(biāo)準(zhǔn)的構(gòu)成

　　除了在應(yīng)用層協(xié)議等進(jìn)行了升級(jí)融合以外，Zigbee3.0最大的轉(zhuǎn)變就是和其他聯(lián)盟和標(biāo)準(zhǔn)合作，力求打造最適合物聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)。合作的對(duì)象就是Enocean和Thread，宿主席強(qiáng)調(diào)。

　　和前者的合作可以看做是為功耗做的努力，和后者的合作可以看到Zigbee聯(lián)盟大一統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)的決心。

　　EnOcean是一種基于能量收集的超低功耗短距離無(wú)線通信技術(shù)，被應(yīng)用于室內(nèi)能量收集。基于EnOcean技術(shù)的模塊有高質(zhì)量無(wú)線通信、能量收集和轉(zhuǎn)化及超低功耗的特點(diǎn)。而這正是物聯(lián)網(wǎng)所需的。

　　對(duì)于物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備而言，很多時(shí)候需要布置在不同的位置，甚至有時(shí)候會(huì)布置在地下，由于傳統(tǒng)的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備更多是依賴于電池或者其他能源供電，這就給電池置換帶來(lái)了巨大的成本。Zigbee3.0和Enocean的合作就是為了解決這個(gè)問(wèn)題而生的。

　　據(jù)宿主席透露，EnOcean聯(lián)盟提供完全兼容ZigBee 3.0的方案，利用EnOcean聯(lián)盟的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)對(duì)GreenPower應(yīng)用層進(jìn)行改進(jìn)。這樣基于成熟的Zigbee PROMesh聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和獨(dú)特的能量捕獲的Green Power支持，Zigbee3.0可支持無(wú)電池設(shè)備可靠地加入存在各種能量捕獲應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)，大幅拓展其應(yīng)用。

　　據(jù)聞，Zigbee聯(lián)盟還考慮Zigbee3.0架構(gòu)與云端的協(xié)議，以加快客戶的部署。

　　而由 Google Nest、ARM、三星等公司建立的 Thread Group 推出 的Thread 通訊協(xié)議是一種基于IP的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。這個(gè)協(xié)議只涉及到MAC和PHY這兩層。從這一點(diǎn)來(lái)看，它和ZigBee是平行的。最大的不同是Thread是建立在IPv6的基礎(chǔ)之上的。而且和Zigbee非常依賴于網(wǎng)絡(luò)中的coordinator不同的是，Thread的網(wǎng)絡(luò)魯棒性更佳。Zigbee聯(lián)盟在3.0標(biāo)準(zhǔn)上和Thread做了個(gè)融合，體現(xiàn)了Zigbee的前瞻性。

　　宿主席指出，在新標(biāo)準(zhǔn)中，Zigbee和Thread協(xié)議的合作，在已被證明的現(xiàn)有技術(shù)之上采納了ZigBee聯(lián)盟歷經(jīng)十多年積累的應(yīng)用層協(xié)議經(jīng)驗(yàn)；且打造一個(gè)具有高度安全性的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議；能夠自然地使用6LowPAN 及IPv6；同時(shí)使用同樣的基于802.15.4的芯片。這樣就能整合雙方各自已被業(yè)界認(rèn)同的可擴(kuò)展的家庭領(lǐng)域的方案，增強(qiáng)現(xiàn)有設(shè)備共存能力并擴(kuò)展其互聯(lián)范圍。

　　憑借這些領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，Zigbee聯(lián)盟將眾多的行業(yè)廠商籠絡(luò)進(jìn)入了這個(gè)生態(tài)，展望共同打造一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的新世界。

Zigbee的生態(tài)系統(tǒng)廠商