在ZigBee 3.0上構(gòu)建更智能的“智能家居”

隨著時(shí)間的流逝，似乎越來越多平凡的家居用品正在配備連接性。從冰箱和洗衣機(jī)到烤面包機(jī)和燈泡，各種電器正在被聯(lián)網(wǎng)并作為即將到來的智能家居的元素進(jìn)行營(yíng)銷。

雖然未來的智能家居架構(gòu)確實(shí)將由眾多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組成，但僅僅通過互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)門鎖或電燈開關(guān)并不能使其本質(zhì)上“智能”。智能家居的關(guān)鍵是基于行為和使用模式的數(shù)據(jù)，并利用這些智能自主地改善居民的生活質(zhì)量。但是，在將今天的智能家居與未來獨(dú)立和幕后運(yùn)營(yíng)的智能家居進(jìn)行比較時(shí)，Gartner（www.gartner.com）半導(dǎo)體集團(tuán)首席研究分析師Paul O‘Donovan表示，它“類似于1990年代的手機(jī)與現(xiàn)在的情況相似 - 功能強(qiáng)大，但絕不是智能。

“基本上，在當(dāng)今可用的系統(tǒng)中很少或根本沒有計(jì)算或?qū)W習(xí)，”O(jiān)’Donovan說?！坝幸恍┯邢薜臎Q策，例如在房主離開建筑物時(shí)關(guān)閉暖氣或燈，但除此之外，在本地或云中幾乎沒有‘處理’數(shù)據(jù)。

“智能家居仍處于起步階段，”ZigBee聯(lián)盟（www.zigbee.org）戰(zhàn)略營(yíng)銷總監(jiān)Ryan Maley說。“有許多產(chǎn)品可用，這些產(chǎn)品部署得很好，為房主提供了舒適性和效率。但是，這些產(chǎn)品往往是單一用途的應(yīng)用，例如照明，安全或能源效率。這些裝置可能反映了房主感興趣的位置或具有一些易于理解的價(jià)值。但是，智能家居應(yīng)該更多。

“隨著越來越多的設(shè)備被連接起來，消費(fèi)者將看到更多的價(jià)值，而不僅僅是將家庭控制權(quán)擴(kuò)展到移動(dòng)設(shè)備，”Maley繼續(xù)說道?！爸悄芗揖討?yīng)該自動(dòng)優(yōu)化效率并做出決策，而不是簡(jiǎn)單地允許我們通過移動(dòng)設(shè)備而不是電燈開關(guān)打開和關(guān)閉事物。隨著越來越多的日常物品被連接起來并變得智能，許多新的有趣的應(yīng)用可能會(huì)出現(xiàn)，例如通過打開窗簾而不是在我們進(jìn)入房間時(shí)打開燈來平衡照明和能源管理的需求。

為了對(duì)新的智能家居應(yīng)用和服務(wù)（如能源管理）進(jìn)行分析，DSR等嵌入式軟件開發(fā)公司設(shè)計(jì)了從連接設(shè)備中收集傳感器數(shù)據(jù)的架構(gòu)（圖 1）。此外，新的技術(shù)和技巧正在出現(xiàn)，這將增加價(jià)值，使家庭自動(dòng)化對(duì)最終用戶更加透明，DSR運(yùn)營(yíng)副總裁吉尼·佩什科娃說。

圖 1：像DSR這樣的公司將嵌入式設(shè)備與智能家居分析架構(gòu)集成在一起，為智能家居提供新的應(yīng)用和服務(wù)。

“消費(fèi)者希望智能家居是真正智能的 - 不要問我你可以確定的事情，了解我的行為和適應(yīng)，”佩什科娃說?！安灰槐匾卮驍_我，但當(dāng)出現(xiàn)問題或不尋常時(shí)，請(qǐng)告訴我。這個(gè)想法是讓智能家居完美地適應(yīng)消費(fèi)者的生活方式，適應(yīng)他或她的好惡，簡(jiǎn)化生活，增加便利性，并提供急需的安全性和安心。

“沒有分析和數(shù)據(jù)智能，智能家居系統(tǒng)就無法學(xué)習(xí)，智能響應(yīng)并真正適應(yīng)消費(fèi)者，”她繼續(xù)說道?！半S著智能家居市場(chǎng)的不斷增長(zhǎng)，數(shù)據(jù)將成為等式中越來越強(qiáng)大的組成部分。我們正在與提供行為分析引擎、內(nèi)容分析和語音控制的合作伙伴合作，這些引擎是用戶生活方式、社交偏好、行為分析和預(yù)測(cè)的高度自動(dòng)化，其中許多已經(jīng)存在，但將變得更加復(fù)雜。將所有這些結(jié)合在一起，將提供一個(gè)真正智能的解決方案，為消費(fèi)者帶來很多價(jià)值。

但是，在這種基礎(chǔ)設(shè)施下的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層，互操作性挑戰(zhàn)仍然存在，限制了互聯(lián)家庭的潛力。

應(yīng)用級(jí)互操作性和智能家居之爭(zhēng) – ZigBee 3.0

盡管圖 1 中描述的架構(gòu)通常通過將傳感器直接連接到云的網(wǎng)關(guān)或路由器來抽象應(yīng)用層，但對(duì)于構(gòu)成完全裝備的智能家居的許多子域和設(shè)備而言，應(yīng)用級(jí)互操作性仍然是關(guān)鍵。例如，雖然網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)化允許圍繞數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的通用性，但應(yīng)用層的互操作性為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換建立了一致的規(guī)則。作為參考，后者類似于HTML在互聯(lián)網(wǎng)上的使用方式。

鑒于此，以及消費(fèi)者對(duì)低功耗、低成本和易用性的要求，無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為將產(chǎn)品集成到智能家居中的可擴(kuò)展方式而日益突出。然而，O‘Donovan說，由于供應(yīng)商設(shè)備和眾多網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間普遍不兼容，所有這些技術(shù)都在爭(zhēng)奪新興市場(chǎng)，因此解決任何一種連接解決方案都已成為行業(yè)和消費(fèi)者的難題。

“多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯然使消費(fèi)者的情況復(fù)雜化，并減慢了制造商圍繞一個(gè)或多個(gè)兼容系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一的嘗試，”他解釋說（圖3）?！笆袌?chǎng)上幾乎沒有凝聚力。盡管一些參與者努力部署網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)作為提供整個(gè)家庭/系統(tǒng)解決方案的一種方式，但大多數(shù)制造商之間幾乎沒有互操作性。

圖 3：可用于智能家居的大量網(wǎng)絡(luò)技術(shù)使得圍繞其中任何一種技術(shù)的凝聚力變得困難。數(shù)據(jù)由加特納提供。

“有許多選擇爭(zhēng)奪家庭自動(dòng)化市場(chǎng)，X10可能是最知名的，因?yàn)樗呀?jīng)存在了很長(zhǎng)時(shí)間，盡管ZigBee和Z-Wave現(xiàn)在被認(rèn)為是前進(jìn)的方向，”O(jiān)’Donovan繼續(xù)說道。我的預(yù)測(cè)是，獲勝者將永遠(yuǎn)是一個(gè)廣泛可用的、基于標(biāo)準(zhǔn)的解決方案，在這種情況下，ZigBee應(yīng)該占據(jù)主導(dǎo)地位。

盡管ZigBee自90年代末構(gòu)思以來已經(jīng)獲得了牽引力，但其成功和市場(chǎng)采用的大部分是由于“應(yīng)用程序配置文件”為某些垂直市場(chǎng)量身定制了該技術(shù)。雖然這些幫助ZigBee滲透到新的領(lǐng)域和用例中，但它們也損害了基于不同配置文件的設(shè)備無縫互操作的能力，如前所述，這是全面智能家居部署中的一個(gè)關(guān)鍵考慮因素。

然而，在2014年底，ZigBee聯(lián)盟宣布發(fā)布ZigBee 3.0，這是一項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一了之前基于ZigBee PRO的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)家庭自動(dòng)化，能源管理，照明，電器，安全，醫(yī)療保健監(jiān)控和其他智能家居設(shè)備之間的互操作性?；贗EEE 802.15.4標(biāo)準(zhǔn)，ZigBee設(shè)備以前在網(wǎng)絡(luò)的較低級(jí)別兼容，但ZigBee 3.0的出現(xiàn)也促進(jìn)了應(yīng)用層的互操作性，以減輕設(shè)備級(jí)互操作性的一些挑戰(zhàn)。

“當(dāng)然，互操作性是一個(gè)關(guān)鍵問題，因?yàn)橄M(fèi)者必須擁有易于使用和易于連接的設(shè)備，這些設(shè)備可以簡(jiǎn)單地協(xié)同工作，”Maley說?！癦igBee 3.0將允許更廣泛的設(shè)備無縫互操作。ZigBee一直在各個(gè)領(lǐng)域（照明，醫(yī)療保?。┲g提供互操作性，但ZigBee 3.0將允許更多種類的設(shè)備連接在一起，這應(yīng)該簡(jiǎn)化產(chǎn)品開發(fā)人員和消費(fèi)者的選擇。

“ZigBee認(rèn)證計(jì)劃可以通過確保認(rèn)證設(shè)備之間的互操作性來提供幫助，無論制造商如何，”他補(bǔ)充道。

在ZigBee 3.0中，ZigBee設(shè)備的所有傳統(tǒng)特性都得以保留，例如與網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的自愈功能和比Wi-Fi低幾個(gè)數(shù)量級(jí)的功耗，以及諸如綠色電源之類的功能，這些功能支持無電池能量收集設(shè)備。關(guān)于電源的最后一點(diǎn)對(duì)于智能家居來說也是至關(guān)重要的，一方面，因?yàn)橐粋€(gè)領(lǐng)域的效率提高不應(yīng)該以犧牲另一個(gè)領(lǐng)域的低效率為代價(jià)，另一方面，定期為充滿連接設(shè)備的房子更換電池的前景在消費(fèi)者世界中只是一個(gè)非起點(diǎn)。

成本和“殺手級(jí)應(yīng)用”

盡管應(yīng)用級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化對(duì)于智能家居的發(fā)展來說很有趣，但基于行為和效率做出有益決策的架構(gòu)被大市場(chǎng)所接受，這是一個(gè)成本和消費(fèi)者需求的問題。正如O‘Donovan所指出的那樣，“如果你必須為新照明支付1，500美元，那么成本就很重要，這只會(huì)為你節(jié)省50美元的能源成本。必須有一個(gè)令人信服的理由來購買智能家居概念。

繼加州立法機(jī)構(gòu)最近就機(jī)頂盒的待機(jī)功率要求進(jìn)行監(jiān)管的討論之后，領(lǐng)先的ZigBee芯片組和模塊供應(yīng)商GreenPeak Technologies的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官Cees Links認(rèn)為，兩者的答案都即將到來。

“數(shù)量會(huì)降低成本，較低的成本會(huì)提高數(shù)量，”Links 說。“唯一的問題是，”啟動(dòng)這個(gè)過程需要什么？殺手級(jí)應(yīng)用。從綠峰的角度來看，我們認(rèn)為殺手級(jí)應(yīng)用程序在機(jī)頂盒和遙控器中具有ZigBee，“Links繼續(xù)說道?！笆紫龋cIR相比，消費(fèi)者對(duì)ZigBee的用戶體驗(yàn)更好，但是［由于電源優(yōu)勢(shì)］運(yùn)營(yíng)商看到服務(wù)成本下降 - 給運(yùn)營(yíng)商的四分之一的服務(wù)呼叫實(shí)際上是關(guān)于遙控器中的電池沒電了。因此，在遙控器中使用ZigBee，有線電視運(yùn)營(yíng)商將贏得兩倍：減少服務(wù)呼叫和成本。此外，每個(gè)機(jī)頂盒中都有ZigBee，它允許用戶將其他傳感器或應(yīng)用程序與機(jī)頂盒連接，從而實(shí)現(xiàn)增量服務(wù)。

對(duì)于Links來說，智能家居及其配套技術(shù)的全面采用將以與Wi-Fi技術(shù)相同的方式發(fā)展，在達(dá)到今天幾乎普遍接受之前，大約有10年的成本降低和文化突破。然而，隨著技術(shù)成本的逐步降低和成功教育人口，Wi-Fi的成就主要基于圍繞該標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)合行業(yè)合作，最終使所有相關(guān)方受益。

“成本和文化是兩個(gè)主要制約因素，”林克斯說?！凹僭O(shè)成本會(huì)隨著數(shù)量的增加而降低，關(guān)鍵是讓人們對(duì)智能家居生活感到舒適。這意味著需要保證系統(tǒng)是安全的，系統(tǒng)不會(huì)侵犯隱私等。但在很大程度上，這不是技術(shù)，而是未來幾年需要解決的營(yíng)銷挑戰(zhàn)。

“此外，該行業(yè)需要共同制定一套標(biāo)準(zhǔn)，以確保最終用戶的互操作性和易用性。正是802.11的國(guó)際采用才真正使Wi-Fi最終在市場(chǎng)上取得成功。該行業(yè)需要從Wi-Fi歷史中學(xué)習(xí)。大型科技公司需要停止建立旨在爭(zhēng)奪市場(chǎng)份額的技術(shù)孤島，而是意識(shí)到這些部門合作的越多，以確保互操作性，合作伙伴關(guān)系和客戶易用性，所有科技公司將越成功，“他繼續(xù)說道。“隨著ZigBee 3.0統(tǒng)一通信標(biāo)準(zhǔn)的到位，智能家居應(yīng)用對(duì)于最終用戶來說不應(yīng)該比智能手機(jī)更昂貴或更復(fù)雜。這是智能家居成為供應(yīng)商和消費(fèi)者的現(xiàn)實(shí)的時(shí)候。

審核編輯：郭婷