ZigBee聯(lián)盟***發(fā)布的ZigBee 3.0版標準，強化低延遲與低功耗優(yōu)勢，并加入網(wǎng)際網(wǎng)路通訊協(xié)定(IP)支援能力，能大幅簡化家中各種裝置互連設計的復雜度，同時實現(xiàn)讓用戶以IP網(wǎng)路進行遠端操控，因而成為打造智慧家庭的理想技術。

隨著市場加速發(fā)展，物聯(lián)網(wǎng)(IoT)概念變得更為普及，但也更加令人困惑。現(xiàn)在是時候面對現(xiàn)實情況，去鑒定現(xiàn)狀并且評估事情走向。

卡位物聯(lián)網(wǎng)　無線技術各顯神通

兩年前，產(chǎn)業(yè)界對可能有助于物聯(lián)網(wǎng)的不同無線電技術掀起討論熱潮。一些公司主張，Wi-Fi和藍牙的存在就已足夠，而其他公司則開始推動IEEE 802.15.4(即ZigBee和Thread的底層無線電技術)。如今大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)技術決策者皆能坦然接受并完全明白，物聯(lián)網(wǎng)會針對不同的應用使用全部三種技術。

為彌補Wi-Fi相對于ZigBee的劣勢，市場開始推行使低功耗Wi-Fi(IEEE 802.11ah)標準化活動;雖然該領域活動仍在如火如荼地進行，且可能會由此制訂出標準，但全球?qū)Υ说慕蛹{程度卻難以預測。由于世界不同地區(qū)所用的規(guī)格和型號不同，該標準并非是放諸四海而皆準。

即便這全新的低功耗標準被稱為Wi-Fi，但并不相容真正的Wi-Fi，而是一種完全不同的無線電和媒體存取控制(MAC)技術。既然如此，那為什么不采用IEEE 802.15.4呢?這已經(jīng)是一個通用標準，且涵蓋新的低功耗Wi-Fi開發(fā)商為之奮斗的所有特性，而新類型的Wi-Fi并沒有多大意義。

而藍牙作為物聯(lián)網(wǎng)標準而言，存在致命性缺陷，因其設計理念是替代點對點有線傳輸技術而非聯(lián)網(wǎng)技術。為解決該缺陷，一些公司開始針對藍牙研究網(wǎng)路層--藍牙網(wǎng)格(Bluetooth Mesh)，但面臨著嚴峻挑戰(zhàn)(圖1)。以往許多業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)工程師已經(jīng)見證類似的Mesh聯(lián)網(wǎng)所作出的努力均以失敗告終。例如IEEE 802.11s幾乎未曾使用，并只應用于單跳網(wǎng)格拓撲(中繼器)中，其主要問題是，在支援多跳時無法控制延時。因此，網(wǎng)路技術工程師對新藍牙Mesh情況持懷疑的態(tài)度也在意料中。

 圖1　Bluetooth Mesh概念圖

現(xiàn)在全球無線市場已承認三大核心物聯(lián)網(wǎng)無線電技術(圖2)，也就是目前熟悉的IEEE 802.11/Wi-Fi，適用于內(nèi)容傳送;IEEE 802.15.4/ZigBee則適用于像智慧家居類的傳控器(Sentroller，即具備控制功能的感測器)網(wǎng)路;而藍牙，包括低功耗藍牙，則適用于連接個人區(qū)域網(wǎng)路(圍繞智慧手機)及可穿戴式設備。前兩種用于將家居設備連接到互聯(lián)網(wǎng)，***一種主要使用智慧手機進行網(wǎng)路連接。

 圖2　目前已發(fā)布的短程物聯(lián)網(wǎng)標準

許多供應商已經(jīng)提供各式各樣交叉無線電產(chǎn)品：Wi-Fi/藍牙、ZigBee/藍牙和Wi-Fi/ZigBee/藍牙，目前這些產(chǎn)品的定價可能尚不太合理，卻傳達明確潛在資訊，也就是全球三大開放的統(tǒng)一無線電通訊標準奠定物聯(lián)網(wǎng)基礎，由此帶來福音。

十多年前，相互競爭的無線電技術沖突隨著Wi-Fi出現(xiàn)而結(jié)束，Wi-Fi是***的贏家(而HomeRF和其他幾種技術隨之銷聲匿跡);之后圍繞聯(lián)網(wǎng)和應用層爆發(fā)新技術革命。現(xiàn)在，所有人都熟悉TCP/IP，即使未曾聽聞該項技術，也會在通過網(wǎng)路和本地網(wǎng)路進行通訊時用到;然而為達到該階段，多個網(wǎng)路標準進行過殊死搏斗，網(wǎng)路作業(yè)系統(tǒng)Novell Netware、Bayan Vines、Microsoft LanManager、IBM SNA等。

當時，幾乎各大型電子公司都覺得必須透過自行定義網(wǎng)路層技術，在歷史上留下個人專屬印記。

這就是現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)和智慧家居領域正在經(jīng)歷的一切，許多公司再次重蹈覆轍，忘記標準戰(zhàn)爭會不利于且會減緩新技術采用，例如蘋果(Apple)的HomeKit、Google的Brillo、高通(Qualcomm)的AllJoyn、英特爾(Intel)的IoTivity及華為(Huawei)從中國家居層面提出的LiteOS。這些新興應用程式框架現(xiàn)在均在角逐獲取其他行業(yè)的精神支持，努力成為物聯(lián)網(wǎng)的佼佼者。

ZigBee成智慧家庭系統(tǒng)制造商***技術

緊隨應用程式框架層步伐，聯(lián)網(wǎng)層面也是劍拔弩張之勢，其中ZigBee 3.0的挑戰(zhàn)者是Thread。然而，令人百思不得其解的是，Thread Group中幾個主力角色，如飛思卡爾(Freescale)、安謀國際(ARM)及芯科實驗室(Silicon Labs)等半導體公司，也在ZigBee Alliance占突出的領導地位。

就目前來看，Thread要發(fā)展成為ZigBee 3.0強而有力的競爭對手有些難度。這也在意料中，因為ZigBee 3.0已整合許多應用領域(照明控制、家庭自動化、樓宇自動化、零售等)有多年的經(jīng)驗。ZigBee的認證計畫已穩(wěn)健啟動并開展，授權多家檢測中心，對一千多個ZigBee產(chǎn)品進行認證。ZigBee顯然已經(jīng)成為世界上眾多物聯(lián)網(wǎng)和智慧家居系統(tǒng)制造商的***技術。同時，ZigBee功能容易使用，支援強大安全協(xié)議。由于感測器和周邊設備通常未設有鍵盤來輸入安全碼，因此其實現(xiàn)正面臨著重大挑戰(zhàn)，故強而有力的安全協(xié)議顯得十分重要。

最重要的是，ZigBee 3.0支援經(jīng)歷過眾多反覆運算形成的應用程式庫。因此，Thread Group認真考慮采用ZigBee應用程式庫運行Thread也就不足為奇。但不僅限于此，ZigBee 3.0和ZigBee RF4CE在消費電子世界穩(wěn)占一席之地，且ZigBee 3.0同時包括ZigBee Green Power功能。

.ZigBee RF4CE

最初是在消費電子領域開發(fā)，用于替代基于無線電遠端控制的紅外線(IR)遙控，因此毋須再使用瞄準后按一下模式。隨后其經(jīng)歷明顯演變，***版本ZRC(ZigBee Remote Control)2.0已完全整合ZigBee應用程式庫。這代表著針對電視和機上盒設計的遙控器同樣可控制家里的燈具、燈光、窗簾及遮陽罩等。隨著時間推移，消費電子領域和智慧家居領域有望繼續(xù)重疊及融合，而ZRC 2.0對此的定位恰到好處。

ZigBee RF4CE依然完全相容傳統(tǒng)紅外線技術，ZigBee遠端控制可自動檢測并下載需要紅外線的傳統(tǒng)設備所需代碼集。由于具有以上所有功能及得到國際上認可，RF4CE使ZigBee成為智慧家居重要推動者也就不足為奇，而智慧家居又給有線電視運營商和電視運營商服務帶來重大新商機。

除超低功耗需求外(可與低功耗藍牙媲美，且覆蓋范圍更好)，ZigBee RF4CE關鍵增值特性就是低延時。用戶周邊設備能從低延時中受益，原因是這些周邊設備使得產(chǎn)品制造商能向使用者提供即時回饋。

一般而言，網(wǎng)狀網(wǎng)路(包括Thread)傾向具有高達幾百毫秒或以上延時，造成用戶不愉悅的體驗，幾乎所有人都經(jīng)歷過按下按鈕后沒有反應，然后再按下按鈕，燈光終于亮起，卻又立即關掉的情形。現(xiàn)在，采用有線照明開關不會產(chǎn)生類似情況，因此沒人僅因“現(xiàn)在是用無線的”作為理由而接受這種窘?jīng)r。能夠在網(wǎng)路中新增低延時的人性化介面裝置對ZigBee而言非常關鍵。

.ZigBee Green Power

ZigBee 3.0還包括ZigBee Green Power，其最初是制定為超低功耗的無線標準，用以支援能量收集設備。能量收集設備是指不使用電池也能從環(huán)境中擷取能量(如運動、光線、壓電、帕爾貼效應等)的設備。最常見的應用是照明開關，其中，開關的拉動產(chǎn)生能量，然后向電燈傳送無線通訊包。Green Power對于只偶爾存在于網(wǎng)路中的設備而言十分有效，如此使得這些設備能夠安全進出網(wǎng)路，因此可在大部分時間處于關閉狀態(tài)。

作為超低功耗的無線技術，Green Power對于使用電池供電的設備而言也是非常有效，這使得這些設備能用同一電池運行多年。Green Power同時還允許低成本端網(wǎng)點與網(wǎng)路中其他設備通訊，特別是在不需要Mesh情況下。

ZigBee完全相容Wi-Fi/IP

ZigBee 3.0完全相容IP。ZigBee設備與Wi-Fi設備類似，通常透過路由器、閘道或機上盒連接到互聯(lián)網(wǎng)，讓人可在世界其他地方利用連接互聯(lián)網(wǎng)的個人電腦、平板或智慧手機應用程式等任何其他設備實現(xiàn)即時控制(圖3)。由于ZigBee完全相容Wi-Fi和IP，因此沒必要在手機本身插入ZigBee晶片，從而發(fā)現(xiàn)和控制ZigBee連接的智慧家居和物聯(lián)網(wǎng)設備。只要通過任何聯(lián)網(wǎng)中心均可讓這一切實現(xiàn)，這意味著，透過Wi-Fi或蜂窩網(wǎng)進行聯(lián)網(wǎng)的個人電腦和智慧手機可以作為指示板，并可毫不費力發(fā)現(xiàn)并與其他ZigBee設備進行通訊。

 圖3　智慧家庭聯(lián)網(wǎng)應用概念

ZigBee 3.0具有開放性、普遍性和完整性，可與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)應用程式完全相容，此技術是智慧家居的***解決方案，應用范圍可涵蓋照明、安全、恒溫器、遙控器等。而且ZigBee 3.0十分安全，支援不使用電池的設備、網(wǎng)狀、低延時及能量收集。對于許多應用程式創(chuàng)造者而言，該技術是高于IEEE 802.15.4無線電技術的獨一聯(lián)網(wǎng)解決方案。將來許多物聯(lián)網(wǎng)傳感和控制網(wǎng)路及應用程式會把ZigBee 3.0視為低能耗的Wi-Fi。