奉加微PHY62系列芯片助力物联网“端-云”互联互通

2021年4月份，住房和城乡建设部会同中央网信办、教育部、科技部、工业和信息化部等16部门联合印发了《关于加快发展数字家庭提高居住品质的指导意见》，政策的利好将数字生活、智能家居产业热度推向空前的沸点，智能灯控、扫地机器人、智能电器等智能设备正走进千家万户，让居家生活更加舒适、安全、方便和高效。

高涨的市场情绪给智能家居设备带来了巨大的增长机遇，根据权威机构IDC发布的《中国智能家居设备市场季度跟踪报告》，2021年中国智能家居设备出货量达到2.3亿台，预计到2025年将达到5.4亿台，期间年复合增长率高达21.4%。

数据来源：《中国智能家居设备市场季度跟踪报告》

电子发烧友网制图

云平台+设备直连，多直连方案解决“物联痛点”

当前，智能家居已经发展成为硬件+软件系统+云平台的完整生态链，并且各环节都有众多厂商参与。在硬件环节，除了设备整机厂，还吸引了无线芯片、传感芯片、触控芯片和定位芯片等厂商；在软件系统方面，除了传统互联网大厂，也吸引了众多初创企业；在云平台方面，亚马逊、腾讯、阿里云等传统云服务厂商都有布局。

云平台在智能家居发展初期被定义为物联网中间件，而后为了消除终端市场碎片化，逐渐强化为云平台概念。然而，根据源数据分享平台Statista此前的调研数据，有38%受访者仍对智能家居配网难表示担忧。智能家居是物联网的重要垂直分支，在设备爆发的过程中却出现了物联网的本质问题——设备联网和互联痛点，这也是造成智能家居碎片化的一个重要原因。

而在“物联”痛点背后是传统物联网发展遇到的几个尖锐问题，包括由于架构僵化无法应对爆发的设备增长；通信不兼容导致一个智能家居场景下拥有多个服务体系；由于供应商、制造商、平台方等设置重重障碍无法完成多主体协同等。

为了解决这些突出的产业难题，智能家居行业发展又迎来一大显著变化，设备厂商为了让智能家居设备更容易融入系统，强化了直连概念——设备通过直接联网就可以访问智能家居应用，增加了设备的易用性和可连接特性。

以亚马逊的设备为例，该公司为了提升设备直连入网的便捷性，提倡FFS（Frustration-Free Setup）配网，包括零触摸设置（ZTS）、条形码设置（BCS）和用户指导设置（UGS）三种方式，以此来简化配网的流程并提高成功率。

亚马逊FSS通信模式，图源：网络

从下图能够看出，在一个完整的智能家居系统中，作为系统枢纽的云平台和多直连设备在发展过程中相互配合的。同时，支持多种通信协议的SoC是整个系统的核心硬件。目前，基于SIG-Mesh组网技术，奉加微的芯片和技术已经支持阿里云IoT/天猫精灵、小米IoT、涂鸦智能、腾讯连连和亚马逊Alexa，帮助各云平台完成与下游设备的直连连接。

智能家居设备直连概念图，图源：腾讯云

我们看一下实际的案例，下图是奉加微电子通过自主知识产权的通信协议栈和PHY62系列通信芯片为涂鸦智能实现基于Bluetooth Mesh的BSS应用。目前该应用方案已经支持于AWS、Azure和腾讯云三大公有云平台，在此案例中选取了AWS。

BSS技术框架图，图源：涂鸦智能

在该方案中，设备直连的特性体现在两个方面。其一是设备通过Bluetooth Mesh快速连接到蓝牙音响上，并借助蓝牙音响和云服务实现了互联；其二是设备通过Bluetooth和智能手机等家庭常用终端进行互联，可以互相通信。也就是说，两种方式都可以对智能家居场景中的智能照明、智能门锁、智能电器、智能窗帘等应用进行操控。

奉加微PHY62系列芯片集成32位高性能低功耗处理器，支持BLE 5.2功能和IEEE 802.15.4通信协议，并通过BLE5.2、SIG-Mesh和Zigbee兼容平台认证。PHY62系列芯片拥有丰富的片上资源，包括64K retention SRAM、可选128KB-8MB Flash、96KB ROM以及256bit efuse。此外，PHY62系列芯片具备低功耗产品特性，其接收模式峰值功耗仅为4mA，发射模式功峰值耗仅为4.6mA，可以保证在常规200mAh的纽扣电池供电状态下持续工作5年以上。

PHY622X芯片系统框图，图源：奉加微

同时，该方案也展示了奉加微PHY62系列芯片在射频方面的领先性能。PHY6222芯片发射机最大发射功率达到10dBm；BLE 1Mbps速率下接收机灵敏度达到-99dBm，链路射频预算109dB@1Mbps；IEEE 802.15.4 250Kbps速率下接收灵敏度-103dBm。

此外，得益于奉加微电子的多连接Mesh SDK，单一设备可以支持多个平台同时连接，同时互操作，实现不同平台控制的共存。

从实际效果来看，借助奉加微PHY6222芯片，智能家居系统方案完成了从传统单体设备智能化到系统互联、互动智能化的大升级。

多模通信方案赋能“无感智连”

一直以来，在智能家居领域，任何连接方式都不是唯一的直连网络可选项，关于WiFi、蓝牙和Zigbee的讨论一直都在进行。

相较而言，WiFi传输速率更高，但使用成本也相对更贵，虽然WiFi的通信距离相对较远，不过稳定性很差，且功耗比较高，WiFi在Mesh组网相关的应用不如蓝牙。

蓝牙是目前性价比最高的智能家居直连网络，且有较为明显的低功耗和连接安全性优势，Mesh组网技术成熟，网状网络连接稳定性强。

Zigbee采用动态、自主的路由协议，基于AODV的路由技术，具有抗干扰能力强、安全性高、可扩展性强、延迟低等特点。

综合来看，目前的智能家居领域通信协议的发展趋势必然是多协议共存，因此多直连、多模通信将是相关方案的核心竞争力。奉加微致力于研发世界一流的低功耗无线芯片技术与自主知识产权的通信协议栈，倡导BLE+Zigbee互补共存。基于“多主多从的多连接技术”，奉加微推出多直连解决方案，即通过”Mesh组网+BLE直连+Zigbee“三种方式实现对智能设备的多主机控制，并且奉加微的方案支持主从切换、一主多从、一从多主等多元化设置，帮助开发者实现上述提到的多主体协同问题。

在实际应用中，PHY62系列芯片通过芯片物理层切换扫描BLE、Zigbee、2.4GHz等多种通信协议的频段，将获得的数据做软件切换，完成不同通信协议设备之间的相互通信，使能物联网应用场景下的BLE+Zigbee多协议共存，实现真正的“无感智连”。

Matter能否成为物联网通信方案的终极答案？

面向未来，从业者还是希望智能家居能够实现在通信协议层面的大一统，至少有一种方式将它们融合起来，实现真正的无感网络，在这方面Matter协议被寄予厚望。

Matter通过整合Thread、Wi-Fi、蓝牙等通信协议，打造基于IP的标准化连接协议。Matter的运营组织是连接标准联盟（Connectivity Standards Alliance，CSA），前身是Zigbee联盟。

目前，亚马逊和苹果的HomeKit均宣布支持Matter协议。在我们上述提到的亚马逊的FFS配网方案中，现在专门增加了Matter无感配网(FFS for Matter)，亚马逊在Alexa live上宣布，FFS技术在未来也将会支持Matter设备。据悉，苹果将Matter协议视为HomeKit追赶亚马逊和谷歌智能家居的捷径，后续智能家居产品只要遵循matter协议，就可以通过苹果的“家庭”APP进行控制，这无疑帮助苹果做大了智能家居生态。

无论是亚马逊的FFS技术，以及奉加微推行的多直连解决方案，方案的亮点都是以更包容的姿态完成对当前主流通信协议的支持，进而打破智能家居产业现阶段的品牌壁垒和协议壁垒，提升消费者的使用体验。Matter协议在以太网、Wi-Fi、蓝牙和Thread等技术之上的应用层运行，有潜力成为一个大一统的标准，实现跨系统、跨平台进行连接、控制、数据共享。

当然，对于Matter协议的支持同样在奉加微自主知识产权的多协议栈支持中。



完整的Matter规范和SDK预计将于今年秋季发布，奉加微一直以来都在关注该协议的进展，有望帮助该公司进一步解决智能家居领域的碎片化问题。

写在最后

我们都知道，智能家居和其他类型的物联网应用类似，都需要具备规模效应，这样才能吸引更多的技术创新和模式创新，而在智能家居设备出货量攀升的过程中，奉加微的无线芯片也已经形成亿颗级别的出货，得到了市场的广泛认可。

当然，智能家居的规模效应不单单是在设备总量上，在一个家居场景下的设备形成规模效应也极为重要，才能够让消费者更深刻地感受到智能网联生活的魅力。奉加微PHY62系列芯片和多直连解决方案一起打消了设备间最后的连接壁垒，让每一个设备都能无感直连，为消费者的家居生活带来无限乐趣。

并且，奉加微PHY62系列芯片出色的无线功能不仅是赋能智能家居，在智能穿戴设备、智能照明、智能电表、自拍器、防丢器、遥控器、手机外设、电子价签、蓝牙信标、医疗健康、智能楼宇、智慧工业等领域同样有重要的应用。