無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議是智能家居領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)，是連接設備、實(shí)現信息傳輸的通道，是實(shí)現智能產(chǎn)品之間互聯(lián)互通互控與協(xié)同的“橋梁”。不過(guò)，目前智能家居市場(chǎng)標準未定，多種無(wú)線(xiàn)協(xié)議并存，主要的通訊協(xié)議有WiFi、Zigbee、藍牙、Z-wave、Thread、MacBee、2.4G、RF射頻等。無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)這么多，是否需要一個(gè)統一的標準？未來(lái)誰(shuí)主沉??？
無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)群雄割據 新生代MacBee、Zlink登場(chǎng)
當前智能家居領(lǐng)域中各種無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議，無(wú)論是安全性、穩定性，還是流暢性、設備承載能力等方面，各有優(yōu)勢和缺點(diǎn)。
銀河風(fēng)云董事長(cháng)兼MacBee技術(shù)聯(lián)盟理事長(cháng)曾雨在第三屆中國IOT大會(huì )上指出，每一種協(xié)議的興起都是因為滿(mǎn)足了某種場(chǎng)景的需要。如果一種協(xié)議可以滿(mǎn)足物聯(lián)網(wǎng)所有需求，那么根本不會(huì )誕生其它協(xié)議。事實(shí)上，每一種協(xié)議都會(huì )有各自最為擅長(cháng)的場(chǎng)景。“藍牙是為耳機而生，WiFi是為手機、筆記本電腦而生，ZigBee是為M2M而生，MacBee為家庭物聯(lián)網(wǎng)而生。”曾雨表示，物聯(lián)網(wǎng)落地到智慧家庭，有很多協(xié)議，其中最成功的是WiFi。WiFi早已遍布家庭，但是WiFi已經(jīng)被大多數家庭驗證過(guò)，連接的物品數量一多，連接的穩定性就備受考驗，而且WiFi的穿透性也是個(gè)問(wèn)題。ZigBee雖然涉足的企業(yè)多，國內市場(chǎng)上的智能家居產(chǎn)品很多也都是ZigBee協(xié)議，然而他們彼此之間不能對話(huà)。通俗點(diǎn)說(shuō)，就是說(shuō)它們都講中國話(huà)，但講的是方言，而且不能使用智能手機直接控制，需要通過(guò)額外網(wǎng)關(guān)。而基于Z-Wave協(xié)議的產(chǎn)品是少之又少，而且是否能互聯(lián)互通還是一個(gè)問(wèn)題。
曾雨認為，做物聯(lián)網(wǎng)要極精極簡(jiǎn)、安全可靠。他表示，幾年前銀河風(fēng)云就朝這個(gè)目標推進(jìn)。
MacBee技術(shù)是一種超低功耗微蜂窩無(wú)線(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議，從云端到應用到連接全球統一標準，采用了多協(xié)議兼容的自組網(wǎng)雙向聯(lián)動(dòng)技術(shù)框架，服務(wù)架構具備全球化、實(shí)時(shí)性、高可靠、高效率的特點(diǎn)，而且具有超高性?xún)r(jià)比。“MacBee強在最后一百米，連接穩定，響應快速，并且功耗低、性?xún)r(jià)比高，適合各種場(chǎng)景。實(shí)質(zhì)上，MacBee的核心是依賴(lài)和利用已經(jīng)存在的技術(shù)設施。把復雜的事情交給身邊已有的技術(shù)設施，比如局域網(wǎng)或因特網(wǎng)。”據曾雨介紹，目前MacBee芯片銷(xiāo)量已經(jīng)突破30w，并且還在增長(cháng)，預計17年落地后會(huì )產(chǎn)生1千萬(wàn)到2千萬(wàn)連接。
深圳市智安物聯(lián)科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“智安物聯(lián)”），目前也在研發(fā)一個(gè)自由的2.4G自組網(wǎng)的協(xié)議棧ZNlink，類(lèi)似Zigbee，同樣具有自組網(wǎng)、節點(diǎn)轉發(fā)、連接自愈、分組控制，數據加密等優(yōu)勢。“ZNlink是專(zhuān)門(mén)針對智能家居設備而進(jìn)行了優(yōu)化，具有成本很低，距離更長(cháng)，連接穩定，靈活設計等優(yōu)點(diǎn)。目前已經(jīng)大量應用于照明、家庭傳感器等領(lǐng)域。” 智安物聯(lián)總經(jīng)理黃小良說(shuō)，“我們期待我們的產(chǎn)品能夠成為百花齊放中的一朵鮮花。”
深圳市智安物聯(lián)科技有限公司總經(jīng)理 黃小良
目前，為了爭奪潛力無(wú)限的智能家居市場(chǎng)，國內外廠(chǎng)商都在發(fā)力。智能家居領(lǐng)域的各種無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議也越來(lái)越多，不少公司都有各自的通信協(xié)議。至于誰(shuí)家的協(xié)議更安全、穩定，信息傳輸更智能，還是要靠市場(chǎng)來(lái)檢驗。
統一標準沒(méi)必要？應用層和云端連接標準是互通突破口
在業(yè)界看來(lái)，智能家居無(wú)法真正落地的一大原因便是標準不統一。那么，這么多的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)標準是否需要一個(gè)統一的標準？未來(lái)誰(shuí)會(huì )占據市場(chǎng)主導地位？
“智能家居無(wú)法落地的原因并不是因為標準不統一，而主要是目前成本太高，用戶(hù)體驗不夠，無(wú)法形成剛需。”黃小良直言，在眾多的無(wú)線(xiàn)標準中，并不看好ZigBee這樣的完整標準。“ZigBee把OSI協(xié)議架構的第一層到第七層都定義好，想做到硬件產(chǎn)品上完全互聯(lián)互通，想法很好，但實(shí)行很難。另外，這樣的協(xié)議也不夠靈活，很龐大，成本也難以下降。 而且未來(lái)wifi、藍牙及其他無(wú)線(xiàn)技術(shù)也會(huì )具有Zigbee自組網(wǎng)的特性。”
黃小良比較看好Wi-Fi后期的AH標準，以及藍牙5.0標準。“因為這2個(gè)技術(shù)標準既解決了通用性問(wèn)題，又具有近距離自組網(wǎng)的優(yōu)勢。”他表示，現在幾個(gè)常見(jiàn)的無(wú)線(xiàn)標準都不是特別實(shí)用，只是解決了一個(gè)家庭不需要很多個(gè)網(wǎng)關(guān)的問(wèn)題，還是沒(méi)有解決設備互聯(lián)互通的問(wèn)題，即便是現在的WiFi標準設備，也不能互聯(lián)互通，因為還有應用層的協(xié)議。
在黃小良看來(lái)，產(chǎn)品的互通最終還是應該靠云端或者其他應用層標準去解決。他指出，現在很多產(chǎn)品設計都不是一個(gè)獨立網(wǎng)關(guān)，一些常見(jiàn)的設備也會(huì )集成自有體系的網(wǎng)關(guān)，如Nest的溫控器也有可能加網(wǎng)關(guān)，可以連接很多設備，亞馬遜的Echo智能音箱，除了本身的音樂(lè )，聲控操作，也是內置的網(wǎng)關(guān)，包括現在很多國內的攝像頭也內置了網(wǎng)關(guān)，可以連接一些傳感設備起到智能安防的作用。這些無(wú)線(xiàn)設備可以通過(guò)這些帶有網(wǎng)關(guān)功能的產(chǎn)品接入互聯(lián)網(wǎng)。“因此，家庭多‘網(wǎng)關(guān)’的現狀是可以共存的。智能家居無(wú)線(xiàn)標準各有各的優(yōu)勢，可以‘百花齊放’，關(guān)鍵是滿(mǎn)足用不同產(chǎn)品屬性需求，實(shí)用、夠用、高性?xún)r(jià)比就好了。”
“智能家居的無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議很難形成統一的標準，因為利益牽涉面太廣，而且也沒(méi)有必要。” 黃小良表示，“更重要的是應該推動(dòng)智慧家庭行業(yè)的生態(tài)，標準的推動(dòng)需要一些大的平臺公司做好規劃，如類(lèi)似華為騰訊等這種級別的公司做好連接平臺，從底層硬件標準和云端連接標準二個(gè)角度去做到互聯(lián)互通。”
銀河風(fēng)云對外戰略合作總監凌華表示，當今物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議的形式如同當年互聯(lián)網(wǎng)的各個(gè)門(mén)戶(hù)網(wǎng)站角逐較量，都希望分得一塊大蛋糕，這對行業(yè)來(lái)說(shuō)并不是壞事。至于哪種無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)會(huì )成為主流，或其中某些技術(shù)會(huì )不會(huì )被取代，最終由市場(chǎng)說(shuō)了算，最終市場(chǎng)會(huì )淘汰沒(méi)有競爭力的技術(shù)。
深圳市銀河風(fēng)云網(wǎng)絡(luò )系統股份有限公司對外合作戰略部總監 凌華
“每種技術(shù)都有他DNA，MacBee的基因就是為物聯(lián)網(wǎng)而生的通信技術(shù)。”凌華稱(chēng)，MacBee從12年開(kāi)始從需收集起草14年發(fā)布1.0版本，15年芯片流片并正式推廣應用，到2016年上半年MacBee技術(shù)聯(lián)盟正式成立，整個(gè)過(guò)程一步一個(gè)腳印，銀河風(fēng)云投入了巨大的人力財力才有今天的技術(shù)成果。目前，MacBee技術(shù)已經(jīng)完全滿(mǎn)足智能家居系統的應用需要，銀河風(fēng)云的智能家居系統除視頻傳輸使用WiFi外，其他所有智能家居設備全部使用MacBee的無(wú)線(xiàn)雙向組網(wǎng)技術(shù)，包括照明、電工、安防、窗簾、門(mén)鎖、家電、傳感器等各類(lèi)應用。“MacBee的低功耗和超低功耗二個(gè)大類(lèi)模組下面，根據行業(yè)應用需要細分了十幾種模組滿(mǎn)足行業(yè)的應用需求，總之，MacBee已經(jīng)可以完全勝任組建智能家居系統的需要。”
多模SoC是芯片廠(chǎng)商研發(fā)方向
物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)這么多，這無(wú)疑給芯片商、模塊供應商和終端設備廠(chǎng)商帶來(lái)了一個(gè)難題。如何在眾多技術(shù)中挑最合適的技術(shù)？挑中的技術(shù)怎么和其它技術(shù)進(jìn)行連接？那么，對于芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，集成多種協(xié)議的SoC是否是一大趨勢？從終端廠(chǎng)商的角度來(lái)說(shuō)，他們傾向于選擇單模方案還是多模方案？
“目前從我們應用的客戶(hù)來(lái)說(shuō)，一般廠(chǎng)商生產(chǎn)出一套產(chǎn)品，在能滿(mǎn)足應用需要的情況下并不會(huì )考慮多模重復投入。”凌華稱(chēng)，硬件制造不像軟件，一般在制造過(guò)程增加10元的成本流通到用戶(hù)手上可能就增加了100元的購買(mǎi)成本。他舉例稱(chēng)，以照明行業(yè)應用來(lái)說(shuō)，這是一個(gè)竟爭非常激烈的行業(yè)，制造成本基本是按分來(lái)算，任合一個(gè)環(huán)節的成本都需要精算，像通信模塊這種大部件，目前一些無(wú)線(xiàn)模塊（如WiFi、ZigBee、藍牙、Z-wave）的成本可能都大于原來(lái)他們的照明驅動(dòng)電源的總成本，這個(gè)壓力非常大。而銀河風(fēng)云可提供高性?xún)r(jià)比的MacBee模塊及配套的智能云瑞方案，目前已經(jīng)得到了許多照明企業(yè)的認同。
黃小良也表達了同樣的觀(guān)點(diǎn)，他認為集成多個(gè)無(wú)線(xiàn)協(xié)議的無(wú)線(xiàn)模塊或SoC只是無(wú)故增加產(chǎn)品成本而已，沒(méi)有必要。“作為終端廠(chǎng)家，只需要根據自身產(chǎn)品的特點(diǎn)，設計出實(shí)用、夠用的產(chǎn)品就好了。實(shí)際上，除了滿(mǎn)足功能，且性能穩定外，成本也是非常重要的因素。”他同樣舉了照明的例子稱(chēng)，如一些客戶(hù)做無(wú)極調光燈泡，本身物料成本也大概3~4美金，沒(méi)有理由花費在無(wú)線(xiàn)連接上的成本高過(guò)燈泡本身。因為燈泡的主要功能是發(fā)光，物聯(lián)只是錦上添花。不過(guò)，這并不具有普遍性，那些定位高端的差異化產(chǎn)品除外。
實(shí)際上，由于無(wú)線(xiàn)通訊協(xié)議眾多，對于硬件設計者來(lái)說(shuō)，跟隨哪一個(gè)標準成為關(guān)鍵。不過(guò)，對于芯片廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，多模依然是其研發(fā)方向。“對于硬件設計者來(lái)說(shuō) ，怎么用最低的成本最快速讓你的產(chǎn)品適應現在市場(chǎng)上已經(jīng)存在的標準，成為一個(gè)關(guān)鍵。”在第三屆中國IOT大會(huì )上，Silicon Labs無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理劉俊如是說(shuō)。
- Silicon Labs無(wú)線(xiàn)產(chǎn)品銷(xiāo)售經(jīng)理 劉俊*
具體來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)設備的基本要求包括如下幾個(gè)方面：一是可以簡(jiǎn)單配備；二是可以遠程訪(fǎng)問(wèn)，也可以本地控制；三是可以滿(mǎn)足不同的無(wú)線(xiàn)需求，在無(wú)法改變存在多個(gè)無(wú)線(xiàn)協(xié)議和多個(gè)無(wú)線(xiàn)連接的情況下，盡量去適應更多的生態(tài)系統；四是基于標準生態(tài)系統的互操作性；五是維持專(zhuān)有或舊有系統的互操作性，對原有系統的兼容，這也是對現有設備的兼容；六是電池壽命，即低功耗一定是未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)最基本的需求；七是，在復雜的連接需求下還要保持低成本的市場(chǎng)競爭優(yōu)勢。
基于以上幾點(diǎn)要求，在大約四年前，SiliconLabs就在投入多模芯片的研發(fā)。目前，已經(jīng)推出多協(xié)議片上系統（SoC）Wireless Gecko產(chǎn)品系列，Wireless Gecko SoC提供了業(yè)內最全面的協(xié)議組合，支持用于網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的ZigBee和Thread協(xié)議棧，以及點(diǎn)對點(diǎn)連接的Bluetooth Smart和Sub-GHz私有協(xié)議。
根據應用場(chǎng)景，SiliconLabs定義了如下多協(xié)議模式：一是可編程模式，二是可切換，三是動(dòng)態(tài)多協(xié)議，四是并存模式。劉俊進(jìn)一步解釋稱(chēng)，可編程模式，即在簡(jiǎn)化的供應鏈上，在一個(gè)版上支持多種協(xié)議中的一個(gè)，就是說(shuō)硬件設計可以通過(guò)編程的方式，讓它只是藍牙設備或ZigBee設備等單一的狀況?？汕袚Q模式，即設備在BLE模式下調試，然后轉換到其他網(wǎng)絡(luò )下（ZigBee或Thread），兩個(gè)協(xié)議可以切換。并發(fā)模式，即網(wǎng)關(guān)上同時(shí)支持ZigBee、藍牙、Thread和sub-GHz私有協(xié)議。“我們叫Concurrent模式，最終極目標是實(shí)現多頻點(diǎn)，即wifi、藍牙、ZigBee、Thread四個(gè)協(xié)議同時(shí)在網(wǎng)。這是我們與高通、華為等正在做的事情。”
對于動(dòng)態(tài)多協(xié)議模式，劉俊舉例稱(chēng)，比如接近智能門(mén)鎖，智能手機從門(mén)鎖取得一組藍牙信標，應用程序通過(guò)藍牙LE連接到門(mén)鎖，并發(fā)送指令開(kāi)鎖。當用戶(hù)晚上在家時(shí)， 可使用Thread家居控制器鎖上門(mén)。再比如，智能家居的家庭安防系統，可使用專(zhuān)有sub-GHz無(wú)線(xiàn)協(xié)議的家庭安全系統，也可以使用智能手機的藍牙裝置對該地區設備進(jìn)行某種維護。
“很多時(shí)候，客戶(hù)需要在不增加成本的情況下，做到既支持藍牙Beacon，又支持ZigBee控制的應用場(chǎng)景。我們用單一的解決方案去解決客戶(hù)多種復合的需求。”劉俊稱(chēng)，智能家居歸根到底尋求的是安全感，所以，2016年智能門(mén)鎖成為爆發(fā)點(diǎn)?，F在市面上的門(mén)鎖大多是基于藍牙連接，但未來(lái)門(mén)鎖也會(huì )有互動(dòng)，比如打開(kāi)門(mén)時(shí)燈就會(huì )亮，這就需要與原來(lái)的智能燈泡做一個(gè)聯(lián)動(dòng)。但現在藍牙燈泡還沒(méi)辦法做開(kāi)源的切換，所以可能會(huì )連入更大的網(wǎng)絡(luò )，比如ZigBee網(wǎng)絡(luò )。“這是很多客戶(hù)正在尋求的一個(gè)方案，既支持ZigBee，又支持藍牙的門(mén)鎖，而且不希望增加成本，不希望有兩根天線(xiàn)，不希望有兩個(gè)MCU。”
劉俊指出，多協(xié)議需求帶來(lái)的一個(gè)變革就是需要操作系統。因此，Silicon Labs收購了在業(yè)界領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）實(shí)時(shí)操作系統（RTOS）軟件供應商Micrium。“原來(lái)單線(xiàn)程的方式?jīng)]辦法做到更多協(xié)議棧處理，所以合并進(jìn)來(lái)，以做到多協(xié)議、多頻點(diǎn)。” 劉俊直言，這不管對客戶(hù)還是半導體廠(chǎng)商來(lái)說(shuō)，都有挑戰。一方面，對于開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，由于任務(wù)的管理，必須對操作系統比較了解，但這是必須經(jīng)歷的一個(gè)過(guò)程。另一方面，在動(dòng)態(tài)多協(xié)議演進(jìn)過(guò)程中，有更多架構在不斷演進(jìn)，大家普遍認為會(huì )基于RTOS，把各種協(xié)議放在基于這個(gè)OS來(lái)進(jìn)行管理。這對半導體公司來(lái)說(shuō)，有了OS，怎么保持低功耗，怎么讓各個(gè)協(xié)議更好合作，怎么讓這個(gè)軟件更小，都是挑戰。“作為芯片供應商、協(xié)議棧供應商，甚至操作系統solution提供商，Silicon Labs嘗試給客戶(hù)一個(gè)完整的解決方案，讓客戶(hù)只需關(guān)心應用層，不用去關(guān)心底層操作系統和無(wú)線(xiàn)協(xié)議棧。”
劉俊認為，物聯(lián)網(wǎng)設備需要多協(xié)議解決方案，消費者和產(chǎn)品制造商正推動(dòng)創(chuàng )新應用案例。而軟件架構是多協(xié)議的關(guān)鍵因素。“你可以通過(guò)硬件載體給客戶(hù)提供更多的服務(wù)，但改善用戶(hù)體驗的關(guān)鍵在于軟件。目前，硬件已經(jīng)準備好，關(guān)鍵是讓硬件給客戶(hù)帶來(lái)附加值。軟件將是未來(lái)的一個(gè)重點(diǎn)。”
5G商用是否會(huì )打破標準隔閡？
雖然在大家看來(lái)，智能家居不需要統一的無(wú)線(xiàn)通信標準，必定是百花齊放的狀態(tài)。不過(guò)，被認為是實(shí)現萬(wàn)物互聯(lián)最核心通信方式的5G，如果在2020年商用，會(huì )打破標準隔閡，加速智能家居落地嗎？
從技術(shù)角度看，5G支持大規模數據連接，具備了高帶寬、高速和低時(shí)延等各種優(yōu)點(diǎn)。凌華表示，5G作為下一代的大帶寬數據傳輸技術(shù)，速度雖然比WiFi快，那也不能取代WiFi技術(shù)。他認為，5G商用程度最終取決于運營(yíng)商，其它低功耗低帶寬低成本近距離的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的應用與5G并不相沖突。但5G模塊應用到物聯(lián)網(wǎng)的每一個(gè)傳感設備則會(huì )大材小用。
黃小良直言，5G相當于把路修寬了點(diǎn)，通信更加及時(shí)（時(shí)延降低），但只解決了接入端的問(wèn)題，還需要后臺服務(wù)端承接起來(lái)，才能發(fā)揮最大的能效。不可否認，5G肯定有助于家居產(chǎn)品的發(fā)展，但加速落地還需要時(shí)間沉淀，短時(shí)間內難見(jiàn)成效。他表示，更看好NB-IOT等低功耗廣域網(wǎng)（LPWAN）這類(lèi)的無(wú)線(xiàn)技術(shù)標準。“一旦成本降低普及起來(lái)，那將是真正的萬(wàn)物互聯(lián)時(shí)代，這也是現在三大運營(yíng)商必爭的重要陣地。”他舉例稱(chēng)，如家里的水電氣表通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)直接報送到相應的運營(yíng)公司， 工廠(chǎng)設備的運行狀態(tài)也可以及時(shí)上報給生產(chǎn)廠(chǎng)家，便于維護等。這些方便實(shí)用的應用場(chǎng)景非常多。
不過(guò)，也有業(yè)內人士指出，雖然5G會(huì )成為未來(lái)的核心網(wǎng)，而且也是物聯(lián)網(wǎng)大規模普及的關(guān)鍵技術(shù)，但只是4G的延伸而已，而不是一項革命性的技術(shù)，即便沒(méi)有5G，物聯(lián)網(wǎng)照樣存在。他表示，5G商用后的主戰場(chǎng)依然是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，而不是物聯(lián)網(wǎng)。因為在幾百億的物聯(lián)網(wǎng)設備中，對帶寬以及數據流量的應用場(chǎng)景只是很少的一部分。5G只是物聯(lián)網(wǎng)廣泛網(wǎng)絡(luò )集合的一部分。
