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Zigbee3.0,合縱連橫強攻物聯網

Zigbee3.0,合縱連橫強攻物聯網



步入2016,物聯網的戰火愈演愈烈。除了終端廠商在產品功能上求新創異以外,掌握產品功能上層定義的芯片原廠也在這波戰火裏各出奇招,力求從產品的“根本”上解決物聯網的問題。

在沒有統一標準的物聯網網絡標準上,競爭異常激烈。Zigbee、BLE、WIFI、Homekit和Thread各個聯盟和廠商在物聯網關注的組網和功耗領域不甘落後,奮勇爭先。當中以Zigbee標準表現最為耀眼。天生的組網和低功耗特性讓它成為大部分智能家居和物聯網的首選。這在Zigbee3.0標準公布以後,表現的更為突出。


Zigbee的現狀

按維基百科,Zigbee是由Honeywell公司組成的ZigBee Alliance製定,從1998年開始發展,於2001年向電機電子工程師學會(IEEE)提案納入IEEE 802.15.4標準規範之中,自此將ZigBee技術漸漸成為各業界共同通用的低速短距無線通訊技術之一。

zigbee具有低功耗、低成本、短距離、低速率、高容量、高安全的特質。在低耗電待機模式下,2節5號幹電池可支持1個節點工作6~24個月,甚至更長;而且,通過大幅簡化協議(不到藍牙wifi的1/10),降低了對通信控製器的要求。

同時,ZigBee提供了三級安全模式,包括無安全設定、使用訪問控製清單(Access Control List, ACL) 防止非法獲取數據以及采用高級加密標準(AES 128)的對稱密碼,以靈活確定其安全屬性。符合目前日益增長的物聯網安全需求。

Zigbee3.0,合縱連橫強攻物聯網

正是這樣一種技術,從2001年推出至今,受到了廣大開發者的好評,尤其是在物聯網的重要組成部分——智能家居領域,Zigbee稱得上是當之無愧的一哥。日前,在電子發燒友網舉辦的無線技術研討會上,Zigbee 中國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網設備中應用廣泛,且較之其他無線連接有比較大的領先優勢。

各種無線技術在智能家居中的市場份額

在無線照明領域,Zigbee芯片更是增長迅猛,在未來幾年會有大幅度增長,宿主席強調。考慮到智能家居在物聯網市場中的重要地位,智能家居在物聯網中的地位是不容忽視的。然而隨著WIFI HALOW、BLE MESH和Lora等技術的迭代推進,加上蘋果和穀歌兩大平台巨頭的切入,Zigbee的領先優勢正在被逐步蠶食,為扭轉這一局勢,Zigbee在年初推出了全新的Zigbee3.0標準,用合縱連橫的方法“接招”物聯網

Zigbee3.0,合縱連橫強攻物聯網

                                                         全球無線照明芯片出貨量


Zigbee3.0帶來的變化

熟悉Zigbee的工程師應該知道,ZigBee協議層從下到上可以分為物理層(PHY)、媒體訪問層(MAC)、網絡層(NWK)、應用層(APL)等。而網絡設備的角色可分為ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三種。支持網絡拓撲有星型、樹型、網型等三種。

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Zigebbe的協議層


而在ZigBee發展到1.2版,Zigbee聯盟將應用標準向外擴及,延伸到家庭娛樂與控製、無線感測網路(WSN)、工業控製、嵌入式感測、醫療數據搜集、煙幕與擅闖警示,與建築自動化等領域,不同的應用對應有不同的應用層標準。這在以往那種不同類型設備各自為政的時代,問題影響不大,但在進去了萬物互聯的聯網時代,這些分散的標準就為終端廠商建立大一統的物聯網世界認為的添加了掣肘。

有見及此,Zigbee推出了全新的3.0協議,該版本協議上的重要一點就是統一了所有這些協議,建立了一個統一的應用層協議標準(不包括ZigBee Smart Energy)。方便不同應用的終端廠商打造能夠互相連接的設備。宿為民主席表示。宿主席還指出,全新的標準會往上兼容,例如基於Zigbee3.0的工業控製相關芯片可以和之前版本的Zigbee3.0設備兼容。另外Zigbee 3.0讓設備在網絡中的行為方式有統一的規範(BDB),且提供更安全的網絡。方便開發者快捷的開發產品。

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 Zigbee3.0標準的構成


除了在應用層協議等進行了升級融合以外,Zigbee3.0最大的轉變就是和其他聯盟和標準合作,力求打造最適合物聯網的無線標準。合作的對象就是Enocean和Thread,宿主席強調。

和前者的合作可以看做是為功耗做的努力,和後者的合作可以看到Zigbee聯盟大一統物聯網的決心。

EnOcean是一種基於能量收集的超低功耗短距離無線通信技術,被應用於室內能量收集。基於EnOcean技術的模塊有高質量無線通信、能量收集和轉化及超低功耗的特點。而這正是物聯網所需的。

對於物聯網設備而言,很多時候需要布置在不同的位置,甚至有時候會布置在地下,由於傳統的物聯網設備更多是依賴於電池或者其他能源供電,這就給電池置換帶來了巨大的成本。Zigbee3.0和Enocean的合作就是為了解決這個問題而生的。

據宿主席透露,EnOcean聯盟提供完全兼容ZigBee 3.0的方案,利用EnOcean聯盟的技術及經驗對GreenPower應用層進行改進。這樣基於成熟的Zigbee PROMesh聯網技術和獨特的能量捕獲的Green Power支持,Zigbee3.0可支持無電池設備可靠地加入存在各種能量捕獲應用的網絡,大幅拓展其應用。

據聞,Zigbee聯盟還考慮Zigbee3.0架構與雲端的協議,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 通訊協議是一種基於IP的無線網絡協議。這個協議隻涉及到MAC和PHY這兩層。從這一點來看,它和ZigBee是平行的。最大的不同是Thread是建立在IPv6的基礎之上的。而且和Zigbee非常依賴於網絡中的coordinator不同的是,Thread的網絡魯棒性更佳。Zigbee聯盟在3.0標準上和Thread做了個融合,體現了Zigbee的前瞻性。

宿主席指出,在新標準中,Zigbee和Thread協議的合作,在已被證明的現有技術之上采納了ZigBee聯盟曆經十多年積累的應用層協議經驗;且打造一個具有高度安全性的網絡層協議;能夠自然地使用6LowPAN 及IPv6;同時使用同樣的基於802.15.4的芯片。這樣就能整合雙方各自已被業界認同的可擴展的家庭領域的方案,增強現有設備共存能力並擴展其互聯範圍。

憑借這些領先的優勢,Zigbee聯盟將眾多的行業廠商籠絡進入了這個生態,展望共同打造一個萬物互聯的新世界。

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                                                                  Zigbee的生態係統廠商


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