Zigbee 3.0 正在贏得物聯(lián)網(wǎng)的低功耗網(wǎng)狀市場(chǎng)

作者：Cees Links，Qorvo 無(wú)線連接業(yè)務(wù)部總經(jīng)理

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 市場(chǎng)加速發(fā)展并成為現(xiàn)實(shí)，圍繞它的炒作變得更加激烈和混亂?，F(xiàn)在是進(jìn)行現(xiàn)實(shí)檢查的時(shí)候了，盤點(diǎn)一下哪些物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)在今天取得了成功，哪些是為了在未來(lái)生存和發(fā)展而設(shè)計(jì)的。為無(wú)線未來(lái)鋪平道路的主要力量——400 多家公司在 15 年中收集和完善的集體經(jīng)驗(yàn)——現(xiàn)在已經(jīng)產(chǎn)生了一種被消費(fèi)者和行業(yè)“強(qiáng)化使用”的技術(shù)：Zigbee 3.0。

在我職業(yè)生涯的大部分時(shí)間里，我一直在開拓?zé)o線數(shù)據(jù)行業(yè)——并領(lǐng)導(dǎo)了創(chuàng)建和普及 Wi-Fi 的團(tuán)隊(duì)，我親眼目睹了無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)的考驗(yàn)和磨難。例如，兩年前，物聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新者就對(duì)物聯(lián)網(wǎng)有用的不同無(wú)線電技術(shù)進(jìn)行了大量討論和辯論。一些公司主張 Wi-Fi 和藍(lán)牙就足夠了，而其他公司主張 IEEE 802.15.4（Zigbee和 Thread 的基礎(chǔ)無(wú)線電技術(shù)）。

無(wú)線電變化幾乎沒有市場(chǎng)吸引力Wi-Fi 和藍(lán)牙的倡導(dǎo)者在他們喜歡的無(wú)線電技術(shù)上創(chuàng)造了變化，以便在市場(chǎng)上占據(jù)上風(fēng)。例如，在 2016 年初，Wi-Fi 聯(lián)盟推出了一項(xiàng)新的低功耗 Wi-Fi (IEEE 802.11ah) 計(jì)劃，以解決 Wi-Fi 與其他技術(shù)相比的一個(gè)關(guān)鍵弱點(diǎn)——相對(duì)較高的能源需求。盡管這一領(lǐng)域的努力已經(jīng)取得進(jìn)展并產(chǎn)生了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，但現(xiàn)在很明顯，IEEE 802.11ah 在全球范圍內(nèi)的接受程度是值得懷疑的。全球主要地區(qū)將需要相同標(biāo)準(zhǔn)的不同版本，從而為采用創(chuàng)造了一個(gè)非常復(fù)雜的環(huán)境。增加這一挑戰(zhàn)的事實(shí)是，即使這種新的低功耗標(biāo)準(zhǔn)被稱為 Wi-Fi，它也與傳統(tǒng)的 Wi-Fi 不兼容。它是一種全新的、不同的無(wú)線電和 MAC 技術(shù)。因此，

同樣，作為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)牙也有一個(gè)嚴(yán)重的弱點(diǎn)。它被設(shè)計(jì)為一種點(diǎn)對(duì)點(diǎn)電纜替代技術(shù)，而不是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。為了解決這種不匹配，公司開始研究藍(lán)牙網(wǎng)絡(luò)層，稱為“藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)”，但他們面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。事實(shí)上，許多行業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程師之前已經(jīng)看到類似的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)嘗試失敗。例如，IEEE 802.11s 存在但很少使用，并且僅實(shí)現(xiàn)單跳網(wǎng)狀拓?fù)洌ㄖ欣^器）。關(guān)鍵問題是在支持多跳時(shí)無(wú)法控制延遲。因此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工程師對(duì)新藍(lán)牙 Mesh 故事的懷疑并不奇怪。

今天，當(dāng)今的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)決策者都充分了解物聯(lián)網(wǎng)將使用所有三種無(wú)線電技術(shù)，將最佳技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用范圍相匹配，并意識(shí)到全球無(wú)線市場(chǎng)已經(jīng)接受了所有三種核心物聯(lián)網(wǎng)無(wú)線電技術(shù)。我們今天都熟悉的 IEEE/802.11/Wi-Fi 是內(nèi)容分發(fā)的首選；IEEE 802.15.4/Zigbee 用于智能家居等傳感器網(wǎng)絡(luò)；和藍(lán)牙，包括用于連接的低功耗藍(lán)牙、個(gè)人局域網(wǎng)（圍繞智能手機(jī)）和可穿戴設(shè)備。Zigbee 和 Wi-Fi 通過(guò)路由器或集線器將您家中的設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，而藍(lán)牙主要使用智能手機(jī)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)連接。

面對(duì)如此多不同的應(yīng)用類型和需求，物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)發(fā)現(xiàn)它需要所有三種主要的無(wú)線技術(shù)：Wi-Fi、藍(lán)牙和 Zigbee。

隨著這種接受，現(xiàn)在可以從多家供應(yīng)商處獲得各種交叉無(wú)線電產(chǎn)品。Wi-Fi/藍(lán)牙、Zigbee/藍(lán)牙和 Wi-Fi/Zigbee/藍(lán)牙組合正變得越來(lái)越普遍。它們可能都還沒有處于合適的價(jià)格點(diǎn)，但基本信息很明確：三個(gè)大型、開放、全球統(tǒng)一的無(wú)線電通信標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)在是物聯(lián)網(wǎng)的基石。這就是好消息。

但誰(shuí)將贏得網(wǎng)絡(luò) “標(biāo)準(zhǔn)之戰(zhàn)”？

現(xiàn)在來(lái)了一個(gè)不太好的消息——無(wú)線電層之上出現(xiàn)了一些新的混亂。十多年前，在競(jìng)爭(zhēng)性無(wú)線電技術(shù)沖突以 Wi-Fi 成為贏家（以及 HomeRF 和其他幾種技術(shù)消失）結(jié)束后，一場(chǎng)圍繞網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用層的新技術(shù)大戰(zhàn)爆發(fā)了。今天，每個(gè)人都熟悉 TCP/IP，即使您從未聽說(shuō)過(guò)這種技術(shù)，您也正在使用它通過(guò) Web 和本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。但是為了達(dá)到這個(gè)階段，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)之間展開了一場(chǎng)戰(zhàn)斗：Novell Netware（有人記得嗎？）、Banyan Vines、Microsoft LAN Manager、IBM SNA 等。在那個(gè)年代，幾乎每家大型電子公司都覺得他們必須通過(guò)定義網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)來(lái)在歷史上留下自己的個(gè)人印記。

這基本上就是今天在物聯(lián)網(wǎng)和智能家居領(lǐng)域重復(fù)出現(xiàn)的情況。顯然，我們?cè)S多行業(yè)領(lǐng)先的公司還沒有吸取標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)爭(zhēng)傷害和減緩新技術(shù)采用的教訓(xùn)。Apple HomeKit、Google Thread/Brillo、Qualcomm Alljoyn、英特爾 IoTivity，以及最近的中國(guó)華為 LiteOS 都是新興的應(yīng)用程序框架，現(xiàn)在都在爭(zhēng)奪行業(yè)份額并成為“物聯(lián)網(wǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者”，期待世界效仿. 幾個(gè)使用相同的無(wú)線電，但他們?nèi)匀粺o(wú)法相互通信。

但有希望。Zigbee 3.0（及其應(yīng)用層Dotdot）能夠與這些應(yīng)用程序框架中的每一個(gè)一起工作——因此，看看這一切如何從封閉和分離的生態(tài)系統(tǒng)演變成有用的開放和集成的最終用戶解決方案將會(huì)很有趣，因?yàn)閺募夹g(shù)角度來(lái)看，Zigbee 3.0 可以支持所有這些。此外，它可以可靠地做到這一點(diǎn)。

Zigbee 3.0 脫穎而出Zigbee 通過(guò)提供強(qiáng)大的易用性功能和強(qiáng)大的安全協(xié)議，顯然已成為世界上許多物聯(lián)網(wǎng)和智能家居系統(tǒng)制造商的首選技術(shù)。（安全協(xié)議是在此類系統(tǒng)中實(shí)施的主要挑戰(zhàn)，因?yàn)閭鞲衅骱瓦吘壴O(shè)備通常沒有用于輸入安全代碼的鍵盤。）此外，隨著 Zigbee 3.0，Zigbee 聯(lián)盟已達(dá)到高度成熟度，包括堅(jiān)實(shí)的認(rèn)證解決網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用領(lǐng)域的計(jì)劃、測(cè)試機(jī)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)以及 2,400 多種認(rèn)證 Zigbee 產(chǎn)品類型。最重要的是，Zigbee 3.0 的應(yīng)用程序庫(kù) Dotdot 本身也經(jīng)歷了多次成熟迭代。因此，Thread Group 采用這個(gè) Zigbee Dotdot 應(yīng)用程序庫(kù)來(lái)運(yùn)行 Thread 也就不足為奇了。

還有更多：Zigbee 3.0 還包括 Zigbee Green Power。Zigbee Green Power 最初是作為一種超低功耗無(wú)線標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的，用于支持能量收集設(shè)備，這些設(shè)備是沒有電池的設(shè)備，可以從環(huán)境中提取其能量需求（例如，運(yùn)動(dòng)、光、壓電、Peltier 等） . 能量收集最常見的應(yīng)用是電燈開關(guān)，其中開關(guān)的翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生通過(guò)空氣和燈發(fā)送通信包（“開”、“關(guān)”等）所需的能量。Green Power 對(duì)于僅在網(wǎng)絡(luò)上偶爾（即有電時(shí)）的設(shè)備特別有效，使這些設(shè)備能夠安全地打開和關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)，因此它們大部分時(shí)間都可以關(guān)閉。

作為一種超低功耗的無(wú)線技術(shù)，Green Power 在使用電池供電的設(shè)備時(shí)也是一個(gè)非常有效的選擇，因?yàn)樗梢宰屗鼈兪褂秒姵囟嗄?。此外，Green Power 允許低成本的終端節(jié)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)的其余部分進(jìn)行通信，特別是在不需要網(wǎng)格的情況下?？偠灾?，Green Power 是 Zigbee 3.0 的絕佳補(bǔ)充。

廣泛的兼容性是關(guān)鍵Zigbee 3.0 的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是其互聯(lián)網(wǎng)兼容性。Zigbee 設(shè)備，就像 Wi-Fi 設(shè)備一樣，通常通過(guò)路由器、網(wǎng)關(guān)或機(jī)頂盒連接到互聯(lián)網(wǎng)，因此，可以立即由連接到互聯(lián)網(wǎng)的任何其他設(shè)備控制——從 PC 到平板電腦或智能手機(jī)應(yīng)用程序以及來(lái)自世界任何地方。由于 Zigbee 完全兼容 Wi-Fi 和 IP，因此無(wú)需在 PC、平板電腦或智能手機(jī)本身中安裝 Zigbee 芯片即可查找和控制 Zigbee 連接的智能家居和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。這一切都通過(guò)任何網(wǎng)絡(luò)連接的集線器（支持 Zigbee 的路由器、機(jī)頂盒或網(wǎng)關(guān)）進(jìn)行。這意味著連接的 PC 和智能手機(jī)（通過(guò) Wi-Fi 或蜂窩網(wǎng)絡(luò)）可以充當(dāng)儀表板，因?yàn)樗鼈兛梢院翢o(wú)問題地找到任何 Zigbee 設(shè)備并與之通信。紫蜂 3。

因此，Zigbee 3.0 在物聯(lián)網(wǎng)市場(chǎng)上獲得了成功。它已經(jīng)得到大批量出貨的支持。目前使用 Zigbee 技術(shù)的設(shè)備估計(jì)從每周 100 萬(wàn)臺(tái)到每天 100 萬(wàn)臺(tái)不等，這意味著市場(chǎng)上已經(jīng)有近 10 億臺(tái) Zigbee 設(shè)備。Zigbee 也是唯一從頭開始實(shí)施網(wǎng)格劃分的標(biāo)準(zhǔn)。因此，通常由包的存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)引起的延遲是最小的，這與在藍(lán)牙 Mesh 中作為事后添加網(wǎng)格的標(biāo)準(zhǔn)相反，其中點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接技術(shù)在頂部添加了網(wǎng)格功能。

因此，Zigbee 3.0 正在成為廣泛的智能家居和工業(yè)應(yīng)用的最佳解決方案，包括照明、安全、恒溫器、遙控器等。它是安全的，并支持無(wú)電池設(shè)備、網(wǎng)格、低延遲和能量收集。它是無(wú)與倫比的，甚至是無(wú)可匹敵的。事實(shí)上，對(duì)于許多應(yīng)用程序構(gòu)建者來(lái)說(shuō)，Zigbee 3.0 是他們將在 IEEE 802.15.4 無(wú)線電技術(shù)之上使用的唯一且唯一的網(wǎng)絡(luò)解決方案。

Zigbee 3.0 也將成為我們?cè)S多未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)傳感和控制網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的低功耗 Wi-Fi。通過(guò) Zigbee 聯(lián)盟在幕后工作的知名公司和專家組成的名冊(cè)，這組久經(jīng)考驗(yàn)的技術(shù)專家將在物聯(lián)網(wǎng)解決方案方面產(chǎn)生更多成果。

審核編輯 黃昊宇