Zigbee Direct新標(biāo)準(zhǔn)功能發(fā)布，利用智能設(shè)備中無處不在的低功耗藍(lán)牙簡化了ZigBee設(shè)備的接入和控制。
近期，CSA連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟 (原Zigbee聯(lián)盟)宣告其正在開發(fā)Zigbee標(biāo)準(zhǔn)新功能——Zigbee Direct，該功能結(jié)合了Zigbee和低功耗藍(lán)牙 (BLE) 這兩種經(jīng)過市場驗(yàn)證的技術(shù)，可利用隨處可見且操作方便的低功耗藍(lán)牙設(shè)備，簡化Zigbee新設(shè)備的入網(wǎng)和對(duì)已有設(shè)備的控制，帶給用戶更便捷的體驗(yàn)。目前，已有包括亞馬遜、華為、OPPO、三星、施耐德、宜家、羅格朗、Silicon Labs等50多家成員公司參與了該功能的開發(fā)。
用Zigbee Direct提升物聯(lián)網(wǎng)體驗(yàn)
據(jù)悉，當(dāng)前Zigbee芯片平臺(tái)的出貨量已經(jīng)超過10億顆，有數(shù)百家公司持續(xù)構(gòu)建和部署Zigbee產(chǎn)品。僅僅在2022年，就有超過400款Zigbee終端產(chǎn)品和芯片平臺(tái)通過了認(rèn)證，迄今為止，累計(jì)認(rèn)證數(shù)量已經(jīng)超過4700。早在2015年的極客公園創(chuàng)新大會(huì)上，小米就發(fā)布了支持ZigBee的新款產(chǎn)品——小米智能家庭套裝，包括多功能網(wǎng)關(guān)、人體傳感器、門窗傳感器、無線開關(guān)等，可以把Zigbee設(shè)備連上米家和其他智能設(shè)備。自此以后，Zigbee產(chǎn)品便開始頻繁出現(xiàn)在大眾視野中。
ZigBee技術(shù)是一種近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的雙向無線通信技術(shù)。盡管已經(jīng)推出20多年，ZigBee的協(xié)議棧開發(fā)工作仍在持續(xù)推進(jìn)，涉及的范圍也在不斷擴(kuò)大。自問世以來，Zigbee致力于實(shí)現(xiàn)設(shè)備間低成本、低功耗的無線連接和物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，幫助開發(fā)人員重新定義和構(gòu)想物聯(lián)網(wǎng)未來的樣子。然而，ZigBee技術(shù)最大的劣勢就在于它無法直接連接互聯(lián)網(wǎng)，必須通過網(wǎng)關(guān)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這也是ZigBee在個(gè)人消費(fèi)品領(lǐng)域一直難以普及的重要原因。同時(shí)，由于智能手機(jī)和PC等大多數(shù)平臺(tái)設(shè)備都沒有配備Zigbee模塊，需要額外使用集線器設(shè)備來支持ZigBee，大大降低了用戶體驗(yàn)，同時(shí)還增加了體驗(yàn)成本。
在50多家成員公司的支持下，Zigbee Direct通過在Zigbee和低功耗藍(lán)牙設(shè)備之間建立新的通信渠道來解決這個(gè)問題。具體來說，Zigbee Direct通過利用低功耗藍(lán)牙的通用屬性配置文件(GATT)在Zigbee網(wǎng)格網(wǎng)絡(luò)中傳輸和接收數(shù)據(jù)，將低功耗藍(lán)牙用作Zigbee網(wǎng)絡(luò)和其他智能生態(tài)系統(tǒng)之間的通信橋梁，使其與盡可能多的智能設(shè)備一起工作。其中，Zigbee虛擬設(shè)備(ZVD，如具有藍(lán)牙功能的智能手機(jī))使用GATT與附近的Zigbee直接設(shè)備(ZDD，如智能燈泡或攝像頭)建立安全連接，一旦創(chuàng)建了連接，Zigbee虛擬設(shè)備便可以作為遙控器來控制關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中的Zigbee直接設(shè)備和其他Zigbee設(shè)備。
對(duì)于智能家居的消費(fèi)者來說，Zigbee Direct的優(yōu)勢在于無需額外的硬件、網(wǎng)關(guān)或集線器即可提供簡化的使用體驗(yàn)，用戶不再需要堅(jiān)持使用特定品牌的產(chǎn)品，新用戶和喜歡折騰的發(fā)燒友都可以輕松地將新產(chǎn)品連接到他們的網(wǎng)絡(luò)中去，從而節(jié)省時(shí)間和金錢;對(duì)于開發(fā)人員和制造商來說，可以通過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)來增強(qiáng)互操作性、通用性，不再需要花費(fèi)額外的資源來設(shè)計(jì)專有解決方案或各種專有API和接口，縮短了產(chǎn)品的上市時(shí)間。此外，Zigbee Direct還使用了Zigbee 3.0 R23的最新版本，具有密碼學(xué)支持的端到端加密和動(dòng)態(tài)鏈接等關(guān)鍵功能，可增強(qiáng)設(shè)備的安全性。
全屋智能時(shí)代ZigBee的沒落
在當(dāng)前常見的無線通信技術(shù)中，藍(lán)牙和Wi-Fi是當(dāng)之無愧的主流。對(duì)于藍(lán)牙來說，當(dāng)前已經(jīng)發(fā)展出BLE以降低耗電量，發(fā)展出藍(lán)牙Mesh以提高其自組網(wǎng)的能力，但當(dāng)承載量和吞吐量增加時(shí)，藍(lán)牙的延遲時(shí)間會(huì)大幅變長，且穩(wěn)定性較弱;Wi-Fi則對(duì)于300m左右的大范圍的傳輸有著比其他傳輸方式要更好的效果，但缺點(diǎn)是能耗較大，不適用于智能門鎖、紅外以及各種傳感器產(chǎn)品。
而ZigBee是基于IEEE802.15.4協(xié)議發(fā)展起來的一種短距離無線通信技術(shù)，具有功耗低、天然支持Mesh組網(wǎng)、網(wǎng)絡(luò)容量大、相應(yīng)速度快等特點(diǎn)，與Wi-Fi的IEEE802.11和藍(lán)牙的IEEE802.15.1相比，都有各自的特色，相互之間無法完全取代。從上圖可以看出，ZigBee也已經(jīng)發(fā)展出了自己的生態(tài)，但ZigBee在創(chuàng)立之初，卻已經(jīng)給自身埋下了一個(gè)隱患的種子。
在ZigBee 1.2等協(xié)議的早期版本中，其為每個(gè)智能家居品類設(shè)計(jì)了獨(dú)立且互不兼容的協(xié)議，導(dǎo)致不同品類的設(shè)備將無法通過Mesh組網(wǎng)，而隨著智能家居的興起，廠商需要對(duì)協(xié)議進(jìn)行擴(kuò)展以支持?jǐn)?shù)十甚至上百種品類，但這樣的私有擴(kuò)展使得ZigBee協(xié)議的兼容性大大降低，不同廠商的ZigBee設(shè)備甚至需要配備自己品牌的網(wǎng)關(guān)才可以互聯(lián)，進(jìn)一步降低了使用體驗(yàn)。
在ZigBee 3.0版本中，雖然推出了完全開放跨品牌連接的ZigBee認(rèn)證，從而讓不同品牌的設(shè)備互聯(lián)起來，但該認(rèn)證只是檢查設(shè)備是否用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議控制，以及是否能控制使用標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的設(shè)備，并不會(huì)測試或強(qiáng)制要求向消費(fèi)者提供完整的跨品牌聯(lián)動(dòng)能力。
2021 年5月，ZigBee聯(lián)盟改名為CSA ( Connectivity Standards Alliance 連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟 )，新名稱的含義或許也意味著曾經(jīng)寄希望于通過ZigBee建立全屋智能的計(jì)劃幾乎破產(chǎn)。之后，基于ZigBee基礎(chǔ)組件改造的衍生協(xié)議——Thread，在傳輸層實(shí)現(xiàn)了 IPv6 支持，徹底解放了設(shè)備互聯(lián)的限制，還允許低功耗設(shè)備直接接入互聯(lián)網(wǎng)，可讓家中所有設(shè)備都處于同一個(gè)局域網(wǎng)，并且只需要一個(gè)網(wǎng)關(guān)就能讓Thread網(wǎng)絡(luò)中的所有設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)，這種打破品牌壁壘的傳輸層協(xié)議改進(jìn)了Zigbee 3.0中遺留的問題。
而在傳輸層協(xié)議Thread之上，工作在應(yīng)用層的Matter近年來更是名聲大噪，它不僅是一個(gè)互聯(lián)協(xié)議，也是一個(gè)認(rèn)證體系，經(jīng)過Matter認(rèn)證的設(shè)備，就能直接實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通。
相比之下，要添加額外網(wǎng)關(guān)才能聯(lián)網(wǎng)，且傳輸速率低的Zigbee，近年來逐漸被冷落，其市場也被日漸蠶食，就連小米也于去年在IoT開發(fā)者平臺(tái)上明確說明，不再推廣Zigbee的接入方案了，而是推薦使用BLE的接入方案。
ZigBee的未來在哪里?
雖然Zigbee的發(fā)展有所放慢，但其也一直處在不斷地更新和迭代之中，相比其他無線通信技術(shù)也還是存在獨(dú)特優(yōu)勢，從這些優(yōu)勢出發(fā)，也可以找到它的更多適用場景。
現(xiàn)階段，物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還處于物與網(wǎng)絡(luò)的鏈接，通過手機(jī)終端或集成終端來控制所有物的工作。但是在未來的萬物互聯(lián)世界中，物與物之間應(yīng)該是能夠相互傳輸信息甚至自動(dòng)決策的，以達(dá)到無人參與的更高級(jí)別的智能。
目前，Zigbee解決方案的家族已經(jīng)包括Zigbee、Zigbee Direct、Zigbee Smart Energy和低能耗解決方案Green Power。以Green Power為例，如果未來Green Power的設(shè)想能夠完全實(shí)現(xiàn)，Zigbee傳輸不用更換電池，可以實(shí)現(xiàn)無源物聯(lián)網(wǎng)，那么Zigbee產(chǎn)品將會(huì)有更廣闊的使用空間，如在化工煙囪、冶煉行業(yè)等危險(xiǎn)作業(yè)場所，如果在這些場景中還要定期更換電池，會(huì)給整體效率帶來很大的影響，如果Zigbee能成功實(shí)現(xiàn)無源，不僅可以減少更換電池的人工成本，減少了廢棄垃圾的產(chǎn)生，也為Zigbee的發(fā)展帶來了更多的可能性。
不僅如此， Zigbee的本地化部署也給應(yīng)對(duì)各種特殊情況帶來了良好的穩(wěn)定性，無需外網(wǎng)也可執(zhí)行設(shè)置的本地智能，即使遇到停電、斷網(wǎng)以及部分硬件失靈，以Zigbee為基礎(chǔ)的產(chǎn)品也能很好的完成工作。
最后，Zigbee雖然傳輸速率較低，但響應(yīng)速度是很快的，一般從睡眠轉(zhuǎn)入工作狀態(tài)只需15ms，節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)只需30ms。未來的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備對(duì)于響應(yīng)速度也會(huì)有更高的要求，這也正是Zigbee的優(yōu)勢所在。
寫在最后
眾所周知，想要推進(jìn)技術(shù)落地，提升用戶體驗(yàn)是必不可少的步驟，而Zigbee Direct新功能和認(rèn)證計(jì)劃的推出，相信會(huì)在很大程度上推進(jìn)Zigbee產(chǎn)品的市場應(yīng)用，讓其在經(jīng)歷二十多年的發(fā)展之后在此大放光彩。
參考資料：
1.《Zigbee Direct 新標(biāo)準(zhǔn)功能發(fā)布：智能手機(jī) / 音箱等 BLE 設(shè)備可直接與 Zigbee 設(shè)備通信》，IT之家
2.《CSA聯(lián)盟正開發(fā)Zigbee Direct：新功能融合Zigbee和藍(lán)牙兩種技術(shù)》，智能人居觀察
3.《被小米智能家居拋棄之后，Zigbee的未來在哪里?》，AIoT星圖
