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Zigbee3.0正式发布目标占领物联网市场

2016-04-21 14:43:52

步入2016,物联网的战火愈演愈烈。除了终端厂商在产品功能上求新创异以外,掌握产品功能上层定义的芯片原厂也在这波战火里各出奇招,力求从产品的“根本”上解决物联网的问题。

在没有统一标准的物联网网络标准上,竞争异常激烈。Zigbee、BLE、WIFI、Homekit和Thread各个联盟和厂商在物联网关注的组网和功耗领域不甘落后,奋勇争先。当中以Zigbee标准表现最为耀眼。天生的组网和低功耗特性让它成为大部分智能家居和物联网的首选。这在Zigbee3.0标准公布以后,表现的更为突出。

Zigbee的现状

按维基百科,Zigbee是由Honeywell公司组成的ZigBee Alliance制定,从1998年开始发展,于2001年向电机电子工程师学会(IEEE)提案纳入IEEE 802.15.4标准规范之中,自此将ZigBee技术渐渐成为各业界共同通用的低速短距无线通讯技术之一。

zigbee具有低功耗、低成本、短距离、低速率、高容量、高安全的特质。在低耗电待机模式下,2节5号干电池可支持1个节点工作6~24个月,甚至更长;而且,通过大幅简化协议(不到蓝牙wifi的1/10),降低了对通信控制器的要求。

同时,ZigBee提供了三级安全模式,包括无安全设定、使用访问控制清单(Access Control List, ACL) 防止非法获取数据以及采用高级加密标准(AES 128)的对称密码,以灵活确定其安全属性。符合目前日益增长的物联网安全需求。

Zigbee3.0,合纵连横强攻物联网

正是这样一种技术,从2001年推出至今,受到了广大开发者的好评,尤其是在物联网的重要组成部分——智能家居领域,Zigbee称得上是当之无愧的一哥。日前,在电子发烧友网举办的无线技术研讨会上,Zigbee 中国成员组主席宿为民表示,Zigbee在智能照明、智能家居等典型物联网设备中应用广泛,且较之其他无线连接有比较大的领先优势。

各种无线技术在智能家居中的市场份额

在无线照明领域,Zigbee芯片更是增长迅猛,在未来几年会有大幅度增长,宿主席强调。考虑到智能家居在物联网市场中的重要地位,智能家居在物联网中的地位是不容忽视的。然而随着WIFI HALOW、BLE MESH和Lora等技术的迭代推进,加上苹果和谷歌两大平台巨头的切入,Zigbee的领先优势正在被逐步蚕食,为扭转这一局势,Zigbee在年初推出了全新的Zigbee3.0标准,用合纵连横的方法“接招”物联网。

Zigbee3.0,合纵连横强攻物联网

全球无线照明芯片出货量

Zigbee3.0带来的变化

熟悉Zigbee的工程师应该知道,ZigBee协议层从下到上可以分为物理层(PHY)、媒体访问层(MAC)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。而网络设备的角色可分为ZigBee Coordinator、ZigBee Router、ZigBee End Device等三种。支持网络拓扑有星型、树型、网型等三种。

Zigbee3.0,合纵连横强攻物联网

Zigebbe的协议层

而在ZigBee发展到1.2版,Zigbee联盟将应用标准向外扩及,延伸到家庭娱乐与控制、无线感测网路(WSN)、工业控制、嵌入式感测、医疗数据搜集、烟幕与擅闯警示,与建筑自动化等领域,不同的应用对应有不同的应用层标准。这在以往那种不同类型设备各自为政的时代,问题影响不大,但在进去了万物互联的联网时代,这些分散的标准就为终端厂商建立大一统的物联网世界认为的添加了掣肘。

有见及此,Zigbee推出了全新的3.0协议,该版本协议上的重要一点就是统一了所有这些协议,建立了一个统一的应用层协议标准(不包括ZigBee Smart Energy)。方便不同应用的终端厂商打造能够互相连接的设备。宿为民主席表示。宿主席还指出,全新的标准会往上兼容,例如基于Zigbee3.0的工业控制相关芯片可以和之前版本的Zigbee3.0设备兼容。另外Zigbee 3.0让设备在网络中的行为方式有统一的规范(BDB),且提供更安全的网络。方便开发者快捷的开发产品。

Zigbee3.0,合纵连横强攻物联网

Zigbee3.0标准的构成

除了在应用层协议等进行了升级融合以外,Zigbee3.0最大的转变就是和其他联盟和标准合作,力求打造最适合物联网的无线标准。合作的对象就是Enocean和Thread,宿主席强调。

和前者的合作可以看做是为功耗做的努力,和后者的合作可以看到Zigbee联盟大一统物联网的决心。

EnOcean是一种基于能量收集的超低功耗短距离无线通信技术,被应用于室内能量收集。基于EnOcean技术的模块有高质量无线通信、能量收集和转化及超低功耗的特点。而这正是物联网所需的。

对于物联网设备而言,很多时候需要布置在不同的位置,甚至有时候会布置在地下,由于传统的物联网设备更多是依赖于电池或者其他能源供电,这就给电池置换带来了巨大的成本。Zigbee3.0和Enocean的合作就是为了解决这个问题而生的。

据宿主席透露,EnOcean联盟提供完全兼容ZigBee 3.0的方案,利用EnOcean联盟的技术及经验对GreenPower应用层进行改进。这样基于成熟的Zigbee PROMesh联网技术和独特的能量捕获的Green Power支持,Zigbee3.0可支持无电池设备可靠地加入存在各种能量捕获应用的网络,大幅拓展其应用。

据闻,Zigbee联盟还考虑Zigbee3.0架构与云端的协议,以加快客户的部署。

而由 Google Nest、ARM、三星等公司建立的 Thread Group 推出 的Thread 通讯协议是一种基于IP的无线网络协议。这个协议只涉及到MAC和PHY这两层。从这一点来看,它和ZigBee是平行的。最大的不同是Thread是建立在IPv6的基础之上的。而且和Zigbee非常依赖于网络中的coordinator不同的是,Thread的网络鲁棒性更佳。Zigbee联盟在3.0标准上和Thread做了个融合,体现了Zigbee的前瞻性。

宿主席指出,在新标准中,Zigbee和Thread协议的合作,在已被证明的现有技术之上采纳了ZigBee联盟历经十多年积累的应用层协议经验;且打造一个具有高度安全性的网络层协议;能够自然地使用6LowPAN 及IPv6;同时使用同样的基于802.15.4的芯片。这样就能整合双方各自已被业界认同的可扩展的家庭领域的方案,增强现有设备共存能力并扩展其互联范围。

凭借这些领先的优势,Zigbee联盟将众多的行业厂商笼络进入了这个生态,展望共同打造一个万物互联的新世界。

Zigbee3.0,合纵连横强攻物联网

Zigbee的生态系统厂商

 

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