物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)分類大盤點(diǎn)：無線電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

 物聯(lián)網(wǎng)逐漸普及到人們的生活中，不少人已經(jīng)嘗了鮮。但是要物聯(lián)網(wǎng)完全地覆蓋到我們的日常生活中，似乎還差的很多。差在哪里呢?物聯(lián)網(wǎng)現(xiàn)在需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)下，各個(gè)不同廠商的設(shè)備才能完全無礙地連接在物聯(lián)網(wǎng)上。各大廠商都在爭(zhēng)奪物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的高地。讓我們來盤點(diǎn)一下在物聯(lián)網(wǎng)兩大技術(shù)---無線電技術(shù)與聯(lián)網(wǎng)技術(shù)方面的現(xiàn)有各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。

無線電技術(shù)

兩年前，世界對(duì)可能有助于物聯(lián)網(wǎng)的不同無線電技術(shù)掀起了討論熱潮。一些公司主張，WiFi和藍(lán)牙的存在就已足夠，而其他公司開始推動(dòng)IEEE 802.15.4(即ZigBee和Thread的底層無線電技術(shù))。實(shí)際上，如今大多數(shù)的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)決策者能坦然接受并完全明白，物聯(lián)網(wǎng)會(huì)針對(duì)不同的應(yīng)用程序使用全部三種技術(shù)。

為了彌補(bǔ)WiFi的劣勢(shì)(相對(duì)于ZigBee而言)，市場(chǎng)開始推行使低功耗WiFi(IEEE 802.11ah)標(biāo)準(zhǔn)化的活動(dòng)。雖然該領(lǐng)域的活動(dòng)仍在如火如荼地進(jìn)行，并且可能會(huì)由此制訂出標(biāo)準(zhǔn)，但全球?qū)Υ说慕蛹{程度卻難以預(yù)測(cè)。由于世界不同地區(qū)所用的規(guī)格和型號(hào)不同，該標(biāo)準(zhǔn)并非是放諸四海而皆準(zhǔn)的。雪上加霜的是，即使這一全新的低功耗標(biāo)準(zhǔn)被稱為WiFi，但其并不兼容「真正」的WiFi，而是一種完全不同的無線電和MAC技術(shù)。既然如此,那為什么不采用IEEE 802.15.4呢?這已經(jīng)是一個(gè)通用標(biāo)準(zhǔn)，并且涵蓋了新的低功耗WiFi開發(fā)商為之奮斗的所有特性，而新類型的「WiFi」并沒有多大意義。

而藍(lán)牙作為物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)而言，存在致命性缺陷——其設(shè)計(jì)理念是替代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)有線傳輸技術(shù)而非聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的。為了解決該缺陷，一些公司開始針對(duì)藍(lán)牙研究網(wǎng)絡(luò)層(「藍(lán)牙網(wǎng)格」(Bluetooth Mesh))，但面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。以前，許多業(yè)內(nèi)聯(lián)網(wǎng)工程師已經(jīng)見證了類似的mesh聯(lián)網(wǎng)所作出的努力均以失敗告終。例如IEEE 802.11s雖然存在，但幾乎未曾使用，并只應(yīng)用于單跳網(wǎng)格拓?fù)?中繼器)之中，其主要問題是，在支持多跳時(shí)無法控制延時(shí)。因此，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)工程師對(duì)新的藍(lán)牙m(xù)esh情況持懷疑的態(tài)度也在意料之中。

因此，結(jié)果就是全球無線市場(chǎng)已經(jīng)承認(rèn)了三大核心的物聯(lián)網(wǎng)無線電技術(shù)，我們目前熟悉的IEEE/802.11/WiFi，適用于內(nèi)容-分發(fā);IEEE 802.15.4/ZigBee則適用于像智能家居類的傳控器Sentroller(即具備控制功能的傳感器)網(wǎng)絡(luò)，而藍(lán)牙，包括低功耗藍(lán)牙，則適用于連接個(gè)人局域網(wǎng)絡(luò)(圍繞智能手機(jī))以及可穿戴式設(shè)備。前兩種用于將家居設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，最后一種主要使用智能手機(jī)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)連接。

許多供應(yīng)商已經(jīng)提供了各種各樣的交叉無線電產(chǎn)品：WiFi/藍(lán)牙、ZigBee/藍(lán)牙和WiFi/ZigBee/藍(lán)牙。所有這些產(chǎn)品的定價(jià)可能尚不太合理，卻傳達(dá)了明確的潛在信息：全球三大開放的統(tǒng)一無線電通信標(biāo)準(zhǔn)奠定了物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)，由此帶來了福音。

物聯(lián)網(wǎng)世界，目前現(xiàn)有或已發(fā)布的短程物聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)

聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

現(xiàn)在談?wù)劜惶玫南ⅲ盒吕Щ?。十多年前，相互?jìng)爭(zhēng)的無線電技術(shù)沖突隨著WiFi的出現(xiàn)而結(jié)束，WiFi是最后的贏家(而HomeRF和其他幾種技術(shù)隨之銷聲匿跡)，之后，圍繞聯(lián)網(wǎng)和應(yīng)用層爆發(fā)了新的技術(shù)革命。今天，所有人都熟悉TCP/IP，即使未曾聽聞該項(xiàng)技術(shù)，也會(huì)在通過網(wǎng)絡(luò)和本地網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信時(shí)用得到。然而，為了達(dá)到該階段，多個(gè)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行過殊死搏斗：網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)Novell Netware(誰還記得?)、Bayan Vines、 Microsoft LanManager、IBM SNA等。當(dāng)時(shí)，幾乎各大型電子公司都覺得必須通過自行定義網(wǎng)絡(luò)層技術(shù)，在歷史上留下個(gè)人專屬印記。

坦白地說，這就是今天物聯(lián)網(wǎng)和智能家居領(lǐng)域正在經(jīng)歷的一切。顯而易見，許多業(yè)內(nèi)領(lǐng)先公司再次重蹈覆轍，忘記了標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)爭(zhēng)會(huì)不利于且會(huì)減緩新技術(shù)的采用。蘋果公司的HomeKit、谷歌公司的Brillo、高通公司的Alljoyn、英特爾公司的IoTivity以及最近華為公司從中國(guó)家居層面出發(fā)而提出的LiteOS。所有這些新興的應(yīng)用程序框架現(xiàn)在均在角逐獲取行業(yè)的精神支持，努力成為「物聯(lián)網(wǎng)的佼佼者」，期待著世界效仿。

同時(shí)，也存在另一重的困惑。緊隨應(yīng)用程序框架層的步伐，聯(lián)網(wǎng)層面也是箭弩拔張之勢(shì)。ZigBee 3.0明顯是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，其挑戰(zhàn)者則是Thread。然而，更令人百思不得其解的是，Thread Group中幾個(gè)主力角色(如飛思卡爾、ARM 以及Silicon Labs，特別都是半導(dǎo)體公司)同時(shí)也在ZigBee Alliance占據(jù)突出的領(lǐng)導(dǎo)地位(是的，這是一個(gè)混雜的世界)。因此，看似這些科技公司自己也或多或少有點(diǎn)困惑……

Thread于去年年底公布，但至今仍然處于保密狀態(tài)。人們只能紛紛猜測(cè)它的內(nèi)涵，但從已泄露的資料來看，Thread要想發(fā)展成為ZigBee 3.0強(qiáng)而有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是有難度的。這也在意料之中，因?yàn)閆igBee 3.0已經(jīng)整合了許多應(yīng)用領(lǐng)域(照明控制、家庭自動(dòng)化、樓宇自動(dòng)化、零售等)多年的經(jīng)驗(yàn)。ZigBee的認(rèn)證程序已經(jīng)穩(wěn)健地啟動(dòng)并開展，授權(quán)了多家檢測(cè)中心，對(duì)1,000多個(gè)ZigBee產(chǎn)品進(jìn)行了認(rèn)證。ZigBee顯然已經(jīng)成為世界上眾多物聯(lián)網(wǎng)和智能家居系統(tǒng)制造商的首選技術(shù)。同時(shí)，ZigBee功能非常容易使用，更支持強(qiáng)大的安全協(xié)議。由于傳感器和邊緣設(shè)備通常未設(shè)有鍵盤來輸入安全碼，因此其實(shí)現(xiàn)正面臨著重大挑戰(zhàn)，故強(qiáng)而有力的安全協(xié)議顯得十分重要

最重要的是，ZigBee 3.0支持經(jīng)歷過眾多迭代形成的應(yīng)用程序庫(kù)。因此，Thread Group認(rèn)真考慮采用ZigBee應(yīng)用程序庫(kù)運(yùn)行Thread也就不足為奇了。但不僅限于此：(1)ZigBee 3.0和ZigBee RF4CE在消費(fèi)電子世界穩(wěn)占一席之地;(2)ZigBee 3.0同時(shí)包括ZigBee Green Power 功能。讓我們?cè)敿?xì)了解一下吧。

ZigBee RF4CE

ZigBee RF4CE最初是在消費(fèi)電子領(lǐng)域開發(fā)的，用于替代基于無線電遠(yuǎn)程控制的紅外(IR)遙控，因此無需再使用瞄準(zhǔn)后單擊的模式了。隨后，其經(jīng)歷了明顯的演變，最新的版本(ZRC 2.0)已完全集成了ZigBee應(yīng)用程序庫(kù)。這意味著針對(duì)電視和機(jī)頂盒設(shè)計(jì)的遙控器同樣可以控制家里的燈具、燈光、窗簾、遮陽罩等。隨著時(shí)間的推移，消費(fèi)電子領(lǐng)域和智能家居領(lǐng)域有望繼續(xù)重疊及融合，而ZRC 2.0對(duì)此的定位恰到好處。

ZigBee RF4CE依然完全向后兼容傳統(tǒng)的紅外技術(shù)。ZigBee遠(yuǎn)程控制可自動(dòng)檢測(cè)并下載需要紅外的傳統(tǒng)設(shè)備所需的代碼集。由于具有以上所有功能以及得到國(guó)際上的認(rèn)可，RF4CE使得 ZigBee成為智能家居的重要推動(dòng)者也就不足為奇了，而智能家居又給有線電視運(yùn)營(yíng)商和電視運(yùn)營(yíng)商的服務(wù)帶來了重大的新機(jī)遇。

除了超低功耗需求外(可與低功耗藍(lán)牙媲美，而覆蓋范圍更好)，ZigBee RF4CE的關(guān)鍵增值特性就是低延時(shí)。用戶接口設(shè)備能從低延時(shí)中受益，原因是這些接口設(shè)備使得產(chǎn)品制造商能即時(shí)向用戶提供即時(shí)反饋(通常在30毫秒以內(nèi))。一般而言，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(包括Thread)傾向具有高達(dá)幾百毫秒或以上的延時(shí)，造成用戶很不愉悅的體驗(yàn)。幾乎所有人都經(jīng)歷過按下按鈕后沒有反應(yīng)，然后再按下按鈕，燈光終于亮起，卻又立即關(guān)掉的情形：這很令人崩潰!現(xiàn)今，采用有線的照明開關(guān)不會(huì)產(chǎn)生類似情況，因此沒人僅僅由于「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)絡(luò)中新增低延時(shí)的人性化接口裝置對(duì)ZigBee而言非常關(guān)鍵。

ZigBee GreenPower

ZigBee 3.0還包括ZigBee GreenPower。ZigBee GreenPower最初是制定為超低功耗的無線標(biāo)準(zhǔn)，用以支持能量收集設(shè)備。能量收集設(shè)備是指不使用電池也能從環(huán)境中提取能量需求(如運(yùn)動(dòng)、光線、壓電、帕爾貼效應(yīng)等)的設(shè)備。最常見的應(yīng)用是照明開關(guān)，其中，開關(guān)的拉動(dòng)產(chǎn)生了能量，然后向電燈傳送無線通信包(「開」、「關(guān)」等)。GreenPower對(duì)于只偶爾存在于網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備而言十分有效(設(shè)備通電時(shí))。GreenPower使得這些設(shè)備能夠安全地進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)，因此可在大部分時(shí)間處于關(guān)閉狀態(tài)。

作為超低功耗的無線技術(shù)，GreenPower對(duì)于使用電池供電的設(shè)備而言也是非常有效的，這是因?yàn)槠涫沟眠@些設(shè)備能用同一電池運(yùn)行多年。GreenPower同時(shí)還允許低成本端網(wǎng)點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)中其他設(shè)備通信，特別是在不需要mesh的情況下。總之，GreenPower是ZigBee 3.0的重大補(bǔ)充。

ZigBee 3.0 IP兼容性

ZigBee 3.0也完全兼容IP。ZigBee設(shè)備與WiFi設(shè)備類似，通常通過路由器、網(wǎng)關(guān)或機(jī)頂盒連接到互聯(lián)網(wǎng)，讓人可在世界其他地方利用連接了互聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦或智能手機(jī)應(yīng)用程序等任何其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)即時(shí)控制。由于ZigBee 完全兼容WiFi和 IP，因此沒有必要在手機(jī)本身插入ZigBee芯片，從而發(fā)現(xiàn)和控制ZigBee連接的智能家居和物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。只要通過任何聯(lián)網(wǎng)中心(如路由器、機(jī)頂盒、網(wǎng)關(guān))均可讓這一切實(shí)現(xiàn)，這意味著，通過WiFi或蜂窩網(wǎng)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)的個(gè)人計(jì)算機(jī)和智能手機(jī)可以作為指示板，并其可以毫不費(fèi)力地發(fā)現(xiàn)并與其他ZigBee設(shè)備進(jìn)行通信。

ZigBee 3.0

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(yīng)用程序完全互相操作。現(xiàn)在，相關(guān)設(shè)備已經(jīng)可以批量供貨，預(yù)計(jì)可從每周生產(chǎn)一百萬臺(tái)至每天生產(chǎn)一百萬臺(tái)不等，可能已經(jīng)有五億臺(tái)ZigBee設(shè)備面世。ZigBee 3.0是智能家居的最佳解決方案，應(yīng)用范圍廣泛：照明、安全、恒溫器、遙控器等。ZigBee 3.0十分安全，支持不使用電池的設(shè)備、網(wǎng)狀、低延時(shí)以及能量收集，更是無與倫比，甚至未受到過挑戰(zhàn)，即使Thread想方設(shè)法地想對(duì)其提出挑戰(zhàn)。對(duì)于許多應(yīng)用程序創(chuàng)造者而言，它是高于IEEE 802.15.4無線電技術(shù)的獨(dú)一聯(lián)網(wǎng)解決方案。將來，我們?cè)S多的物聯(lián)網(wǎng)傳感和控制網(wǎng)絡(luò)及應(yīng)用程序會(huì)把ZigBee 3.0視為低能耗的WiFi。