Zigbee Direct新標準功能發布，利用智(zhi)能設(she)備中(zhong)無處(chu)不在的低功耗藍牙簡化了ZigBee設(she)備的接入和控制(zhi)。
近(jin)期，CSA連接(jie)標準(zhun)聯(lian)盟(meng) (原Zigbee聯(lian)盟(meng))宣告(gao)其正(zheng)在(zai)開發(fa)Zigbee標準(zhun)新功(gong)能——Zigbee Direct，該功(gong)能結合了Zigbee和(he)低功(gong)耗藍(lan)牙 (BLE) 這(zhe)兩種經過市場驗證的技術(shu)，可(ke)利用(yong)隨處(chu)可(ke)見且操作方便的低功(gong)耗藍(lan)牙設(she)備(bei)，簡化Zigbee新設(she)備(bei)的入網和(he)對已(yi)(yi)有設(she)備(bei)的控制，帶給用(yong)戶更便捷的體驗。目前，已(yi)(yi)有包括亞馬遜、華(hua)為、OPPO、三(san)星、施耐德、宜家、羅格(ge)朗、Silicon Labs等50多家成員(yuan)公(gong)司(si)參(can)與了該功(gong)能的開發(fa)。
用Zigbee Direct提升物聯網體驗
據悉，當前Zigbee芯片平(ping)臺的出貨量已(yi)經超過(guo)10億顆，有數百家(jia)公司持(chi)續構建和(he)部署Zigbee產品。僅僅在2022年(nian)，就(jiu)有超過(guo)400款Zigbee終端產品和(he)芯(xin)片(pian)平(ping)臺通過(guo)了認證，迄今為止，累計認證數量已(yi)經超過(guo)4700。早在2015年(nian)的極客公園(yuan)創(chuang)新大會上(shang)(shang)，小(xiao)(xiao)米(mi)就(jiu)發布了支持(chi)ZigBee的新款產品——小(xiao)(xiao)米(mi)智能(neng)(neng)家(jia)庭(ting)套(tao)裝，包括多功能(neng)(neng)網關、人體傳感器、門(men)窗傳感器、無線開(kai)關等，可(ke)以把Zigbee設備連上(shang)(shang)米(mi)家(jia)和(he)其他智能(neng)(neng)設備。自此(ci)以后(hou)，Zigbee產品便開(kai)始(shi)頻(pin)繁出現在大眾視野中。
ZigBee技(ji)術是(shi)一種近(jin)距(ju)離、低(di)(di)復雜度、低(di)(di)功耗、低(di)(di)數據速率(lv)、低(di)(di)成本(ben)(ben)(ben)的雙向(xiang)無線通信技(ji)術。盡管已(yi)經(jing)推(tui)出20多(duo)年，ZigBee的協議棧開(kai)發工作仍在持續推(tui)進，涉及的范圍也在不斷擴大(da)(da)。自問世以來，Zigbee致(zhi)力于實現設備間低(di)(di)成本(ben)(ben)(ben)、低(di)(di)功耗的無線連接(jie)和(he)物聯網(wang)(wang)網(wang)(wang)絡(luo)，幫(bang)助開(kai)發人員重(zhong)新定義和(he)構想(xiang)物聯網(wang)(wang)未來的樣(yang)子。然而，ZigBee技(ji)術最(zui)大(da)(da)的劣(lie)勢(shi)就在于它(ta)無法直接(jie)連接(jie)互聯網(wang)(wang)，必(bi)須通過網(wang)(wang)關進行(xing)轉換。這也是(shi)ZigBee在個人消費品(pin)領域一直難(nan)以普及的重(zhong)要(yao)原因。同時(shi)，由(you)于智能手機和(he)PC等(deng)大(da)(da)多(duo)數平臺(tai)設備都沒有(you)配(pei)備Zigbee模塊，需要(yao)額(e)外使(shi)用(yong)集線器設備來支持ZigBee，大(da)(da)大(da)(da)降(jiang)低(di)(di)了用(yong)戶(hu)體驗(yan)，同時(shi)還增加(jia)了體驗(yan)成本(ben)(ben)(ben)。
在50多家成(cheng)員(yuan)公司的(de)支持下，Zigbee Direct通(tong)(tong)過在Zigbee和(he)低(di)功耗(hao)藍(lan)(lan)牙(ya)設備(bei)之(zhi)(zhi)間建(jian)立新的(de)通(tong)(tong)信(xin)渠道來(lai)解決這個(ge)問題。具(ju)體來(lai)說，Zigbee Direct通(tong)(tong)過利用(yong)(yong)低(di)功耗(hao)藍(lan)(lan)牙(ya)的(de)通(tong)(tong)用(yong)(yong)屬性配置(zhi)文件(GATT)在Zigbee網格(ge)網絡中(zhong)傳輸和(he)接(jie)收數據，將低(di)功耗(hao)藍(lan)(lan)牙(ya)用(yong)(yong)作(zuo)Zigbee網絡和(he)其(qi)他智(zhi)能(neng)(neng)生態系(xi)統之(zhi)(zhi)間的(de)通(tong)(tong)信(xin)橋梁，使(shi)其(qi)與(yu)盡可(ke)能(neng)(neng)多的(de)智(zhi)能(neng)(neng)設備(bei)一(yi)起工(gong)作(zuo)。其(qi)中(zhong)，Zigbee虛擬(ni)設備(bei)(ZVD，如具(ju)有藍(lan)(lan)牙(ya)功能(neng)(neng)的(de)智(zhi)能(neng)(neng)手機(ji))使(shi)用(yong)(yong)GATT與(yu)附近(jin)的(de)Zigbee直接(jie)設備(bei)(ZDD，如智(zhi)能(neng)(neng)燈泡或(huo)攝(she)像頭)建(jian)立安(an)全連接(jie)，一(yi)旦創建(jian)了連接(jie)，Zigbee虛擬(ni)設備(bei)便(bian)可(ke)以作(zuo)為遙控器來(lai)控制關聯(lian)網絡中(zhong)的(de)Zigbee直接(jie)設備(bei)和(he)其(qi)他Zigbee設備(bei)。
對于智能家居的(de)(de)消費(fei)(fei)者來說(shuo)(shuo)，Zigbee Direct的(de)(de)優勢(shi)在(zai)于無(wu)需(xu)額(e)外(wai)(wai)的(de)(de)硬件、網(wang)關或集線(xian)器(qi)即可(ke)提供(gong)簡(jian)化的(de)(de)使用(yong)體(ti)驗，用(yong)戶(hu)不再需(xu)要堅(jian)持使用(yong)特定(ding)品牌(pai)的(de)(de)產(chan)品，新用(yong)戶(hu)和(he)(he)喜歡折騰的(de)(de)發燒(shao)友(you)都(dou)可(ke)以輕松地(di)將新產(chan)品連(lian)接到(dao)他(ta)們的(de)(de)網(wang)絡中去，從而節省時間和(he)(he)金錢;對(dui)于開(kai)發人員和(he)(he)制造商來說(shuo)(shuo)，可(ke)以通過統一標準來增強(qiang)(qiang)互操作(zuo)性、通用(yong)性，不再需(xu)要花費(fei)(fei)額(e)外(wai)(wai)的(de)(de)資源來設計專(zhuan)有解決方(fang)案或各種專(zhuan)有API和(he)(he)接口，縮短了產(chan)品的(de)(de)上市時間。此外(wai)(wai)，Zigbee Direct還使用(yong)了Zigbee 3.0 R23的(de)(de)最新版本，具(ju)有密碼(ma)學支(zhi)持的(de)(de)端到(dao)端加密和(he)(he)動(dong)態鏈接等關鍵功(gong)能，可(ke)增強(qiang)(qiang)設備的(de)(de)安全性。
全屋智能時代ZigBee的沒落
在當(dang)(dang)前(qian)常見的(de)(de)無線通信技術中，藍牙和Wi-Fi是當(dang)(dang)之(zhi)無愧的(de)(de)主流。對于藍牙來說，當(dang)(dang)前(qian)已經發(fa)展出BLE以(yi)降低耗電量，發(fa)展出藍牙Mesh以(yi)提(ti)高其自(zi)組網的(de)(de)能力(li)，但當(dang)(dang)承載量和吞吐量增加時(shi)，藍牙的(de)(de)延遲時(shi)間(jian)會大幅變長，且穩定性較弱;Wi-Fi則對于300m左右的(de)(de)大范圍的(de)(de)傳輸有(you)著比其他傳輸方式要更好的(de)(de)效果，但缺(que)點是能耗較大，不適用(yong)于智能門鎖、紅外以(yi)及(ji)各種傳感器產品(pin)。
而(er)ZigBee是(shi)基于IEEE802.15.4協議發展起來的(de)(de)一(yi)種(zhong)短距離(li)無線通(tong)信技術，具有功耗低、天然支持Mesh組網(wang)、網(wang)絡容量大、相(xiang)應(ying)速度快(kuai)等特點，與Wi-Fi的(de)(de)IEEE802.11和藍牙的(de)(de)IEEE802.15.1相(xiang)比(bi)，都(dou)有各自(zi)的(de)(de)特色，相(xiang)互之間(jian)無法完全取代。從上(shang)圖可以看出，ZigBee也(ye)已經發展出了自(zi)己的(de)(de)生(sheng)態，但ZigBee在創(chuang)立(li)之初(chu)，卻已經給自(zi)身埋下了一(yi)個隱患的(de)(de)種(zhong)子。
在ZigBee 1.2等協(xie)議的(de)(de)早期版(ban)本中，其為(wei)每個智(zhi)能家居品類設(she)計了(le)獨立(li)且互(hu)不(bu)兼容(rong)的(de)(de)協(xie)議，導致不(bu)同品類的(de)(de)設(she)備將無法(fa)通過(guo)Mesh組網，而隨著智(zhi)能家居的(de)(de)興起，廠(chang)商需要對協(xie)議進行擴展(zhan)以支持數十甚(shen)至上(shang)百種品類，但(dan)這(zhe)樣的(de)(de)私有擴展(zhan)使得ZigBee協(xie)議的(de)(de)兼容(rong)性大大降低，不(bu)同廠(chang)商的(de)(de)ZigBee設(she)備甚(shen)至需要配備自己品牌的(de)(de)網關才可以互(hu)聯，進一步降低了(le)使用(yong)體(ti)驗。
在ZigBee 3.0版(ban)本中(zhong)，雖然推(tui)出了完全開放(fang)跨品(pin)牌連接的(de)ZigBee認證，從而讓不(bu)同品(pin)牌的(de)設備互聯起來，但該認證只(zhi)是檢查設備是否用(yong)標(biao)準協議(yi)控(kong)制(zhi)(zhi)，以及是否能控(kong)制(zhi)(zhi)使用(yong)標(biao)準協議(yi)的(de)設備，并(bing)不(bu)會測試或強制(zhi)(zhi)要求向消費(fei)者提供完整的(de)跨品(pin)牌聯動能力。
2021 年5月，ZigBee聯盟改名為(wei)CSA ( Connectivity Standards Alliance 連接標準(zhun)聯盟 )，新名稱的(de)(de)含義或許也(ye)意味著曾經寄(ji)希望于(yu)(yu)(yu)通過(guo)ZigBee建立全屋(wu)智能的(de)(de)計劃幾乎破(po)產(chan)。之后(hou)，基于(yu)(yu)(yu)ZigBee基礎組件改造的(de)(de)衍生協議(yi)——Thread，在傳(chuan)輸層(ceng)(ceng)實現了(le)(le) IPv6 支持，徹(che)底解放了(le)(le)設備互(hu)聯的(de)(de)限(xian)制，還允許低(di)功耗設備直接接入互(hu)聯網(wang)，可讓家中所有設備都處于(yu)(yu)(yu)同一個局域(yu)網(wang)，并且只需(xu)要一個網(wang)關就(jiu)能讓Thread網(wang)絡(luo)中的(de)(de)所有設備接入互(hu)聯網(wang)，這種打破(po)品(pin)牌壁壘的(de)(de)傳(chuan)輸層(ceng)(ceng)協議(yi)改進了(le)(le)Zigbee 3.0中遺留的(de)(de)問題(ti)。
而在傳輸(shu)層協議Thread之上，工作在應(ying)用層的Matter近(jin)年來更是名聲大噪，它不(bu)僅是一個互聯協議，也(ye)是一個認證體系，經過Matter認證的設(she)備，就能直(zhi)接實(shi)現互聯互通。
相比之(zhi)下，要添加額(e)外(wai)網關才(cai)能聯網，且傳輸速率(lv)低的Zigbee，近(jin)年來逐漸被冷落，其市(shi)場也(ye)被日(ri)漸蠶食，就連小米也(ye)于去年在(zai)IoT開發者(zhe)平(ping)臺上(shang)明確說明，不再(zai)推(tui)廣Zigbee的接(jie)入方案(an)了，而是推(tui)薦使(shi)用BLE的接(jie)入方案(an)。
ZigBee的未來在哪里?
雖然Zigbee的發展有所(suo)放慢，但其也一(yi)直處在(zai)不斷地更新和(he)迭代之中，相比其他(ta)無線(xian)通信技術也還(huan)是(shi)存(cun)在(zai)獨特優勢，從這(zhe)些優勢出發，也可以找(zhao)到(dao)它(ta)的更多(duo)適(shi)用場景。
現階(jie)段，物聯網發(fa)展還處于物與(yu)網絡的(de)(de)(de)鏈接(jie)，通過(guo)手機終(zhong)端(duan)或集成終(zhong)端(duan)來控制所有物的(de)(de)(de)工作。但是在未來的(de)(de)(de)萬物互(hu)聯世界中，物與(yu)物之間應該是能夠相互(hu)傳(chuan)輸信息甚至(zhi)自動決策的(de)(de)(de)，以(yi)達到無人參(can)與(yu)的(de)(de)(de)更高級別(bie)的(de)(de)(de)智能。
目前，Zigbee解決方案的家族已經包括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的設想能夠完全實現，Zigbee傳輸不用更換電池，可以實現無源物聯網，那么Zigbee產(chan)品將會有更(geng)廣闊的使(shi)用空間，如在(zai)化工(gong)煙(yan)囪、冶煉行業等(deng)危險作業場(chang)所(suo)，如果在(zai)這(zhe)些場(chang)景中還要定期(qi)更(geng)換電池，會給整體效(xiao)率帶(dai)(dai)來很大的影響(xiang)，如果Zigbee能成功(gong)實(shi)現無(wu)源，不僅可以減少更(geng)換電池的人工(gong)成本(ben)，減少了廢(fei)棄垃圾(ji)的產(chan)生，也為Zigbee的發展帶(dai)(dai)來了更(geng)多的可能性(xing)。
不僅(jin)如此， Zigbee的本(ben)地化部(bu)署也給應對各種特殊情況(kuang)帶來了(le)良好的穩(wen)定(ding)性，無需外網(wang)也可執行設(she)置的本(ben)地智能(neng)，即使遇到停電、斷網(wang)以(yi)及部(bu)分硬(ying)件失(shi)靈，以(yi)Zigbee為基礎的產品也能(neng)很好的完成工(gong)作。
最(zui)后，Zigbee雖(sui)然傳輸速(su)率較低，但(dan)響應速(su)度是(shi)很快的(de)，一般(ban)從睡眠轉(zhuan)入(ru)工作狀態只(zhi)需15ms，節點接入(ru)網絡只(zhi)需30ms。未來的(de)物聯網設備(bei)對(dui)于(yu)響應速(su)度也(ye)會(hui)有更高的(de)要求(qiu)，這也(ye)正是(shi)Zigbee的(de)優勢所在。
寫在最后
眾所周知，想(xiang)要推(tui)進技術落(luo)地，提(ti)升(sheng)用(yong)戶體驗是必不可少的(de)步驟(zou)，而Zigbee Direct新功(gong)能和認證計(ji)劃(hua)的(de)推(tui)出，相信會在很大程度上推(tui)進Zigbee產品(pin)的(de)市場應用(yong)，讓其在經(jing)歷(li)二(er)十多年的(de)發(fa)展之后在此大放光(guang)彩。
參(can)考資料(liao)：
1.《Zigbee Direct 新標準功能發(fa)布：智能手機 / 音箱等 BLE 設備(bei)(bei)可直接(jie)與 Zigbee 設備(bei)(bei)通(tong)信》，IT之家
2.《CSA聯盟正開發Zigbee Direct：新功能融合Zigbee和(he)藍牙兩種技術》，智能人居觀察
3.《被(bei)小米智能(neng)家(jia)居拋棄之后，Zigbee的(de)未來(lai)在哪(na)里?》，AIoT星(xing)圖
