Zigbee 3.0 正在赢得物联网的低功耗网状市场

作者：Cees Links，Qorvo 无线连接业务部总经理

随着物联网 (IoT) 市场加速发展并成为现实，围绕它的炒作变得更加激烈和混乱。现在是进行现实检查的时候了，盘点一下哪些物联网无线标准在今天取得了成功，哪些是为了在未来生存和发展而设计的。为无线未来铺平道路的主要力量——400 多家公司在 15 年中收集和完善的集体经验——现在已经产生了一种被消费者和行业“强化使用”的技术：Zigbee 3.0。

在我职业生涯的大部分时间里，我一直在开拓无线数据行业——并领导了创建和普及 Wi-Fi 的团队，我亲眼目睹了无线标准的考验和磨难。例如，两年前，物联网创新者就对物联网有用的不同无线电技术进行了大量讨论和辩论。一些公司主张 Wi-Fi 和蓝牙就足够了，而其他公司主张 IEEE 802.15.4（Zigbee和 Thread 的基础无线电技术）。

无线电变化几乎没有市场吸引力Wi-Fi 和蓝牙的倡导者在他们喜欢的无线电技术上创造了变化，以便在市场上占据上风。例如，在 2016 年初，Wi-Fi 联盟推出了一项新的低功耗 Wi-Fi (IEEE 802.11ah) 计划，以解决 Wi-Fi 与其他技术相比的一个关键弱点——相对较高的能源需求。尽管这一领域的努力已经取得进展并产生了一个标准，但现在很明显，IEEE 802.11ah 在全球范围内的接受程度是值得怀疑的。全球主要地区将需要相同标准的不同版本，从而为采用创造了一个非常复杂的环境。增加这一挑战的事实是，即使这种新的低功耗标准被称为 Wi-Fi，它也与传统的 Wi-Fi 不兼容。它是一种全新的、不同的无线电和 MAC 技术。因此，

同样，作为物联网标准的蓝牙也有一个严重的弱点。它被设计为一种点对点电缆替代技术，而不是一种网络技术。为了解决这种不匹配，公司开始研究蓝牙网络层，称为“蓝牙网状网络”，但他们面临着严峻的挑战。事实上，许多行业网络工程师之前已经看到类似的网状网络尝试失败。例如，IEEE 802.11s 存在但很少使用，并且仅实现单跳网状拓扑（中继器）。关键问题是在支持多跳时无法控制延迟。因此，网络技术工程师对新蓝牙 Mesh 故事的怀疑并不奇怪。

今天，当今的大多数网络技术决策者都充分了解物联网将使用所有三种无线电技术，将最佳技术与物联网的应用范围相匹配，并意识到全球无线市场已经接受了所有三种核心物联网无线电技术。我们今天都熟悉的 IEEE/802.11/Wi-Fi 是内容分发的首选；IEEE 802.15.4/Zigbee 用于智能家居等传感器网络；和蓝牙，包括用于连接的低功耗蓝牙、个人局域网（围绕智能手机）和可穿戴设备。Zigbee 和 Wi-Fi 通过路由器或集线器将您家中的设备连接到互联网，而蓝牙主要使用智能手机进行互联网连接。

面对如此多不同的应用类型和需求，物联网市场发现它需要所有三种主要的无线技术：Wi-Fi、蓝牙和 Zigbee。

随着这种接受，现在可以从多家供应商处获得各种交叉无线电产品。Wi-Fi/蓝牙、Zigbee/蓝牙和 Wi-Fi/Zigbee/蓝牙组合正变得越来越普遍。它们可能都还没有处于合适的价格点，但基本信息很明确：三个大型、开放、全球统一的无线电通信标准现在是物联网的基石。这就是好消息。

但谁将赢得网络 “标准之战”？

现在来了一个不太好的消息——无线电层之上出现了一些新的混乱。十多年前，在竞争性无线电技术冲突以 Wi-Fi 成为赢家（以及 HomeRF 和其他几种技术消失）结束后，一场围绕网络和应用层的新技术大战爆发了。今天，每个人都熟悉 TCP/IP，即使您从未听说过这种技术，您也正在使用它通过 Web 和本地网络进行通信。但是为了达到这个阶段，多个网络标准之间展开了一场战斗：Novell Netware（有人记得吗？）、Banyan Vines、Microsoft LAN Manager、IBM SNA 等。在那个年代，几乎每家大型电子公司都觉得他们必须通过定义网络层技术来在历史上留下自己的个人印记。

这基本上就是今天在物联网和智能家居领域重复出现的情况。显然，我们许多行业领先的公司还没有吸取标准战争伤害和减缓新技术采用的教训。Apple HomeKit、Google Thread/Brillo、Qualcomm Alljoyn、英特尔 IoTivity，以及最近的中国华为 LiteOS 都是新兴的应用程序框架，现在都在争夺行业份额并成为“物联网的领导者”，期待世界效仿. 几个使用相同的无线电，但他们仍然无法相互通信。

但有希望。Zigbee 3.0（及其应用层Dotdot）能够与这些应用程序框架中的每一个一起工作——因此，看看这一切如何从封闭和分离的生态系统演变成有用的开放和集成的最终用户解决方案将会很有趣，因为从技术角度来看，Zigbee 3.0 可以支持所有这些。此外，它可以可靠地做到这一点。

Zigbee 3.0 脱颖而出Zigbee 通过提供强大的易用性功能和强大的安全协议，显然已成为世界上许多物联网和智能家居系统制造商的首选技术。（安全协议是在此类系统中实施的主要挑战，因为传感器和边缘设备通常没有用于输入安全代码的键盘。）此外，随着 Zigbee 3.0，Zigbee 联盟已达到高度成熟度，包括坚实的认证解决网络和应用领域的计划、测试机构生态系统以及 2,400 多种认证 Zigbee 产品类型。最重要的是，Zigbee 3.0 的应用程序库 Dotdot 本身也经历了多次成熟迭代。因此，Thread Group 采用这个 Zigbee Dotdot 应用程序库来运行 Thread 也就不足为奇了。

还有更多：Zigbee 3.0 还包括 Zigbee Green Power。Zigbee Green Power 最初是作为一种超低功耗无线标准开发的，用于支持能量收集设备，这些设备是没有电池的设备，可以从环境中提取其能量需求（例如，运动、光、压电、Peltier 等） . 能量收集最常见的应用是电灯开关，其中开关的翻转产生通过空气和灯发送通信包（“开”、“关”等）所需的能量。Green Power 对于仅在网络上偶尔（即有电时）的设备特别有效，使这些设备能够安全地打开和关闭网络，因此它们大部分时间都可以关闭。

作为一种超低功耗的无线技术，Green Power 在使用电池供电的设备时也是一个非常有效的选择，因为它可以让它们使用电池多年。此外，Green Power 允许低成本的终端节点与网络的其余部分进行通信，特别是在不需要网格的情况下。总而言之，Green Power 是 Zigbee 3.0 的绝佳补充。

广泛的兼容性是关键Zigbee 3.0 的另一个优势是其互联网兼容性。Zigbee 设备，就像 Wi-Fi 设备一样，通常通过路由器、网关或机顶盒连接到互联网，因此，可以立即由连接到互联网的任何其他设备控制——从 PC 到平板电脑或智能手机应用程序以及来自世界任何地方。由于 Zigbee 完全兼容 Wi-Fi 和 IP，因此无需在 PC、平板电脑或智能手机本身中安装 Zigbee 芯片即可查找和控制 Zigbee 连接的智能家居和物联网设备。这一切都通过任何网络连接的集线器（支持 Zigbee 的路由器、机顶盒或网关）进行。这意味着连接的 PC 和智能手机（通过 Wi-Fi 或蜂窝网络）可以充当仪表板，因为它们可以毫无问题地找到任何 Zigbee 设备并与之通信。紫蜂 3。

因此，Zigbee 3.0 在物联网市场上获得了成功。它已经得到大批量出货的支持。目前使用 Zigbee 技术的设备估计从每周 100 万台到每天 100 万台不等，这意味着市场上已经有近 10 亿台 Zigbee 设备。Zigbee 也是唯一从头开始实施网格划分的标准。因此，通常由包的存储和转发引起的延迟是最小的，这与在蓝牙 Mesh 中作为事后添加网格的标准相反，其中点对点连接技术在顶部添加了网格功能。

因此，Zigbee 3.0 正在成为广泛的智能家居和工业应用的最佳解决方案，包括照明、安全、恒温器、遥控器等。它是安全的，并支持无电池设备、网格、低延迟和能量收集。它是无与伦比的，甚至是无可匹敌的。事实上，对于许多应用程序构建者来说，Zigbee 3.0 是他们将在 IEEE 802.15.4 无线电技术之上使用的唯一且唯一的网络解决方案。

Zigbee 3.0 也将成为我们许多未来物联网传感和控制网络和应用的低功耗 Wi-Fi。通过 Zigbee 联盟在幕后工作的知名公司和专家组成的名册，这组久经考验的技术专家将在物联网解决方案方面产生更多成果。

审核编辑 黄昊宇