Zigbee Direct新標準功(gong)(gong)能發(fa)布(bu)，利用智能設備中無處不在的(de)(de)低功(gong)(gong)耗藍(lan)牙(ya)簡(jian)化了ZigBee設備的(de)(de)接入(ru)和控(kong)制。
近期，CSA連接標準(zhun)聯盟 (原(yuan)Zigbee聯盟)宣告其正在開(kai)發Zigbee標準(zhun)新功能(neng)——Zigbee Direct，該(gai)功能(neng)結合(he)了Zigbee和低功耗藍(lan)(lan)牙 (BLE) 這兩(liang)種經(jing)過市場驗(yan)(yan)證(zheng)的技術(shu)，可利用隨處可見(jian)且(qie)操作(zuo)方便的低功耗藍(lan)(lan)牙設備(bei)，簡化Zigbee新設備(bei)的入網(wang)和對已(yi)有設備(bei)的控制，帶(dai)給用戶(hu)更便捷的體驗(yan)(yan)。目前，已(yi)有包括亞馬(ma)遜、華為(wei)、OPPO、三星、施(shi)耐德、宜家(jia)、羅格朗、Silicon Labs等50多家(jia)成員公司參與了該(gai)功能(neng)的開(kai)發。
用Zigbee Direct提升物聯網體驗
據悉，當前Zigbee芯片平臺(tai)的出(chu)貨量(liang)已(yi)經超(chao)過(guo)(guo)10億顆，有數(shu)百(bai)家(jia)公(gong)司(si)持續構建和(he)部署Zigbee產(chan)品(pin)。僅僅在2022年，就有超(chao)過(guo)(guo)400款Zigbee終端產(chan)品(pin)和(he)芯(xin)片平臺(tai)通過(guo)(guo)了認證，迄(qi)今為止(zhi)，累計認證數(shu)量(liang)已(yi)經超(chao)過(guo)(guo)4700。早在2015年的極客公(gong)園創新大會(hui)上，小米就發布(bu)了支(zhi)持ZigBee的新款產(chan)品(pin)——小米智能家(jia)庭套裝，包括多功能網關、人體傳感器、門窗傳感器、無線開關等，可以把Zigbee設(she)備連(lian)上米家(jia)和(he)其他智能設(she)備。自此以后，Zigbee產(chan)品(pin)便開始頻繁出(chu)現在大眾視野中。
ZigBee技(ji)術(shu)(shu)是一(yi)種(zhong)近距離、低(di)復(fu)雜度、低(di)功耗、低(di)數(shu)據速(su)率、低(di)成(cheng)本(ben)的(de)雙向無線(xian)通(tong)信技(ji)術(shu)(shu)。盡管已經(jing)推(tui)出20多(duo)年，ZigBee的(de)協議棧開發工作仍在持續推(tui)進，涉(she)及的(de)范圍也(ye)在不斷擴大(da)。自問世以來(lai)(lai)，Zigbee致力于實(shi)現設(she)備間低(di)成(cheng)本(ben)、低(di)功耗的(de)無線(xian)連接和(he)物聯網網絡，幫助開發人員重新定義和(he)構(gou)想物聯網未(wei)來(lai)(lai)的(de)樣子。然而，ZigBee技(ji)術(shu)(shu)最大(da)的(de)劣勢就在于它(ta)無法直接連接互(hu)聯網，必須通(tong)過網關(guan)進行轉換。這也(ye)是ZigBee在個人消(xiao)費品領域一(yi)直難以普及的(de)重要原(yuan)因。同(tong)時，由(you)于智能手機和(he)PC等大(da)多(duo)數(shu)平臺設(she)備都沒有配備Zigbee模塊，需(xu)要額外使用集線(xian)器(qi)設(she)備來(lai)(lai)支(zhi)持ZigBee，大(da)大(da)降低(di)了(le)用戶體(ti)驗(yan)，同(tong)時還增加了(le)體(ti)驗(yan)成(cheng)本(ben)。
在50多(duo)家成員公司的(de)(de)支持下，Zigbee Direct通過在Zigbee和(he)低(di)功耗藍(lan)(lan)牙(ya)設(she)(she)備(bei)之(zhi)間建(jian)立新的(de)(de)通信(xin)渠(qu)道來(lai)解決(jue)這(zhe)個問題(ti)。具體來(lai)說，Zigbee Direct通過利用(yong)低(di)功耗藍(lan)(lan)牙(ya)的(de)(de)通用(yong)屬(shu)性(xing)配置文件(GATT)在Zigbee網格網絡中(zhong)傳輸和(he)接(jie)(jie)(jie)收數據，將(jiang)低(di)功耗藍(lan)(lan)牙(ya)用(yong)作(zuo)Zigbee網絡和(he)其(qi)他(ta)智(zhi)能(neng)生態(tai)系(xi)統(tong)之(zhi)間的(de)(de)通信(xin)橋梁，使(shi)其(qi)與盡可能(neng)多(duo)的(de)(de)智(zhi)能(neng)設(she)(she)備(bei)一起(qi)工(gong)作(zuo)。其(qi)中(zhong)，Zigbee虛(xu)擬設(she)(she)備(bei)(ZVD，如具有藍(lan)(lan)牙(ya)功能(neng)的(de)(de)智(zhi)能(neng)手(shou)機)使(shi)用(yong)GATT與附近(jin)的(de)(de)Zigbee直(zhi)接(jie)(jie)(jie)設(she)(she)備(bei)(ZDD，如智(zhi)能(neng)燈泡或攝像頭)建(jian)立安全連(lian)接(jie)(jie)(jie)，一旦創建(jian)了連(lian)接(jie)(jie)(jie)，Zigbee虛(xu)擬設(she)(she)備(bei)便(bian)可以作(zuo)為遙(yao)控(kong)器來(lai)控(kong)制關聯網絡中(zhong)的(de)(de)Zigbee直(zhi)接(jie)(jie)(jie)設(she)(she)備(bei)和(he)其(qi)他(ta)Zigbee設(she)(she)備(bei)。
對于智能家居的(de)(de)消費(fei)者來(lai)說，Zigbee Direct的(de)(de)優勢在于無(wu)需(xu)額外的(de)(de)硬件、網關或(huo)集線(xian)器即可提(ti)供(gong)簡化(hua)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)(yong)體驗(yan)，用(yong)(yong)(yong)戶不(bu)再需(xu)要堅持使(shi)用(yong)(yong)(yong)特定品牌的(de)(de)產(chan)品，新(xin)用(yong)(yong)(yong)戶和喜(xi)歡(huan)折騰的(de)(de)發燒友都可以(yi)輕松(song)地將新(xin)產(chan)品連接到(dao)他們的(de)(de)網絡(luo)中去，從而(er)節(jie)省時間和金錢;對于開發人(ren)員(yuan)和制造商來(lai)說，可以(yi)通過統一標準來(lai)增(zeng)強互操作性(xing)、通用(yong)(yong)(yong)性(xing)，不(bu)再需(xu)要花費(fei)額外的(de)(de)資(zi)源來(lai)設計專(zhuan)有解決方案或(huo)各(ge)種專(zhuan)有API和接口，縮短了產(chan)品的(de)(de)上市時間。此外，Zigbee Direct還使(shi)用(yong)(yong)(yong)了Zigbee 3.0 R23的(de)(de)最新(xin)版本，具有密(mi)碼學支持的(de)(de)端到(dao)端加密(mi)和動態鏈(lian)接等(deng)關鍵功(gong)能，可增(zeng)強設備的(de)(de)安全性(xing)。
全屋智能時代ZigBee的沒落
在當前常見的(de)(de)無線通(tong)信技術中，藍牙和(he)Wi-Fi是(shi)當之無愧的(de)(de)主(zhu)流。對(dui)于藍牙來(lai)說(shuo)，當前已經發(fa)展出BLE以(yi)(yi)降低耗(hao)電量，發(fa)展出藍牙Mesh以(yi)(yi)提高其自組網的(de)(de)能力，但(dan)當承載量和(he)吞吐量增加時，藍牙的(de)(de)延(yan)遲(chi)時間會大(da)幅變長，且穩定性(xing)較弱;Wi-Fi則(ze)對(dui)于300m左右的(de)(de)大(da)范(fan)圍(wei)的(de)(de)傳輸有(you)著比(bi)其他傳輸方(fang)式要(yao)更好的(de)(de)效果，但(dan)缺點是(shi)能耗(hao)較大(da)，不適用于智能門鎖、紅外以(yi)(yi)及各種傳感(gan)器產品(pin)。
而ZigBee是(shi)基于IEEE802.15.4協議發(fa)展(zhan)起來的(de)(de)(de)一(yi)種短(duan)距離無線通信技術，具有(you)功耗低、天然支持(chi)Mesh組網、網絡容量大、相應速(su)度快等特點，與Wi-Fi的(de)(de)(de)IEEE802.11和藍牙的(de)(de)(de)IEEE802.15.1相比(bi)，都有(you)各自(zi)的(de)(de)(de)特色，相互之間(jian)無法(fa)完全取代。從上圖可(ke)以(yi)看(kan)出，ZigBee也已(yi)經(jing)(jing)發(fa)展(zhan)出了自(zi)己的(de)(de)(de)生態，但(dan)ZigBee在創立之初，卻已(yi)經(jing)(jing)給自(zi)身埋下了一(yi)個(ge)隱患的(de)(de)(de)種子。
在ZigBee 1.2等協議(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)早(zao)期版(ban)本中，其為每個智能(neng)家居品類(lei)設計(ji)了獨立(li)且互不兼容的(de)(de)(de)(de)協議(yi)(yi)，導致不同品類(lei)的(de)(de)(de)(de)設備(bei)將無法通過Mesh組(zu)網，而隨(sui)著(zhu)智能(neng)家居的(de)(de)(de)(de)興(xing)起(qi)，廠(chang)商需要(yao)對協議(yi)(yi)進行擴展以(yi)支持(chi)數十(shi)甚至上百種品類(lei)，但這(zhe)樣的(de)(de)(de)(de)私有擴展使得(de)ZigBee協議(yi)(yi)的(de)(de)(de)(de)兼容性大(da)大(da)降低，不同廠(chang)商的(de)(de)(de)(de)ZigBee設備(bei)甚至需要(yao)配(pei)備(bei)自己品牌(pai)的(de)(de)(de)(de)網關才可以(yi)互聯(lian)，進一步降低了使用體驗。
在(zai)ZigBee 3.0版(ban)本中(zhong)，雖(sui)然(ran)推出(chu)了完(wan)全開放跨品(pin)(pin)牌(pai)連接的(de)(de)ZigBee認證，從而讓(rang)不(bu)同品(pin)(pin)牌(pai)的(de)(de)設(she)備(bei)互聯起來，但(dan)該認證只(zhi)是檢查(cha)設(she)備(bei)是否(fou)(fou)用標準協議控制(zhi)(zhi)，以(yi)及是否(fou)(fou)能(neng)控制(zhi)(zhi)使用標準協議的(de)(de)設(she)備(bei)，并不(bu)會測試或強制(zhi)(zhi)要求(qiu)向(xiang)消費者提供完(wan)整的(de)(de)跨品(pin)(pin)牌(pai)聯動(dong)能(neng)力(li)。
2021 年5月，ZigBee聯盟改名(ming)為CSA ( Connectivity Standards Alliance 連接(jie)(jie)標準聯盟 )，新名(ming)稱的(de)(de)含(han)義或許(xu)也意味著曾經寄(ji)希望于(yu)通過ZigBee建立全屋智(zhi)能(neng)的(de)(de)計劃(hua)幾乎破產。之后(hou)，基于(yu)ZigBee基礎組件改造(zao)的(de)(de)衍(yan)生協議(yi)——Thread，在(zai)傳(chuan)輸層實(shi)現了 IPv6 支(zhi)持，徹底解放了設(she)備(bei)互(hu)聯的(de)(de)限(xian)制，還允(yun)許(xu)低功(gong)耗(hao)設(she)備(bei)直接(jie)(jie)接(jie)(jie)入互(hu)聯網，可(ke)讓家中(zhong)所有設(she)備(bei)都處(chu)于(yu)同一個(ge)局域網，并(bing)且只需要一個(ge)網關就能(neng)讓Thread網絡(luo)中(zhong)的(de)(de)所有設(she)備(bei)接(jie)(jie)入互(hu)聯網，這(zhe)種打(da)破品牌壁壘的(de)(de)傳(chuan)輸層協議(yi)改進了Zigbee 3.0中(zhong)遺留(liu)的(de)(de)問題(ti)。
而在(zai)傳輸層協議Thread之上(shang)，工作在(zai)應(ying)用層的(de)Matter近年來更是(shi)名(ming)聲大噪，它(ta)不僅是(shi)一個互聯(lian)協議，也是(shi)一個認(ren)證(zheng)體系，經(jing)過Matter認(ren)證(zheng)的(de)設備，就能直接實現(xian)互聯(lian)互通(tong)。
相(xiang)比之下，要添加(jia)額外網關(guan)才能聯(lian)網，且傳輸(shu)速率低(di)的(de)Zigbee，近年來逐(zhu)漸被(bei)冷落(luo)，其市場也被(bei)日漸蠶食，就連小米也于去年在IoT開發(fa)者平臺上明確說明，不再(zai)推廣Zigbee的(de)接(jie)入方(fang)案(an)(an)了，而是推薦使用BLE的(de)接(jie)入方(fang)案(an)(an)。
ZigBee的未來在哪里?
雖然Zigbee的發展有所放慢，但(dan)其也(ye)(ye)一直處在(zai)不斷(duan)地(di)更(geng)新和(he)迭代(dai)之中，相比其他(ta)無線通信技術也(ye)(ye)還是存(cun)在(zai)獨特優(you)勢，從(cong)這些優(you)勢出發，也(ye)(ye)可以(yi)找到它的更(geng)多適用(yong)場景。
現(xian)階(jie)段，物(wu)聯(lian)(lian)網發展(zhan)還處于物(wu)與網絡的(de)鏈接，通過手機終(zhong)端(duan)或集(ji)成(cheng)終(zhong)端(duan)來控制(zhi)所有(you)物(wu)的(de)工作。但(dan)是在未來的(de)萬物(wu)互(hu)聯(lian)(lian)世界中，物(wu)與物(wu)之間應該是能夠(gou)相互(hu)傳輸信(xin)息甚至(zhi)自動決策的(de)，以達到無人參(can)與的(de)更高級別的(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產品將會有(you)更(geng)(geng)(geng)廣闊的使用空間，如(ru)在(zai)化工(gong)煙囪、冶煉行業等危險作業場所，如(ru)果在(zai)這些場景中還要定期更(geng)(geng)(geng)換(huan)電(dian)池(chi)，會給整體效率(lv)帶來很(hen)大的影(ying)響，如(ru)果Zigbee能(neng)成功實現無源，不僅可以減少更(geng)(geng)(geng)換(huan)電(dian)池(chi)的人工(gong)成本，減少了(le)廢棄(qi)垃圾的產生，也為Zigbee的發展帶來了(le)更(geng)(geng)(geng)多的可能(neng)性。
不僅如此， Zigbee的(de)本地化(hua)部署也給應(ying)對各種特殊情況帶來了(le)良好(hao)的(de)穩定性，無(wu)需外網也可執行設置的(de)本地智能(neng)，即使遇到停(ting)電(dian)、斷(duan)網以(yi)及部分硬件失靈，以(yi)Zigbee為(wei)基礎的(de)產品也能(neng)很好(hao)的(de)完成工作。
最后，Zigbee雖然(ran)傳輸速(su)(su)率較低，但(dan)響應(ying)速(su)(su)度是很快的(de)(de)，一般從睡眠轉入工作狀態只需(xu)(xu)15ms，節(jie)點接入網(wang)絡只需(xu)(xu)30ms。未來的(de)(de)物聯網(wang)設備(bei)對(dui)于響應(ying)速(su)(su)度也會有(you)更高的(de)(de)要求(qiu)，這也正是Zigbee的(de)(de)優勢所在。
寫在最后
眾所周知，想要推進技術(shu)落(luo)地(di)，提升用戶體驗是必不可(ke)少的(de)(de)步(bu)驟，而Zigbee Direct新功(gong)能和認(ren)證計劃的(de)(de)推出，相信會在很大(da)程度上推進Zigbee產品的(de)(de)市場應用，讓其在經歷二十多年的(de)(de)發展之后在此大(da)放(fang)光(guang)彩。
參考資料(liao)：
1.《Zigbee Direct 新標準功(gong)能發布：智能手機 / 音箱等 BLE 設備可直接與 Zigbee 設備通信》，IT之家(jia)
2.《CSA聯盟(meng)正開發Zigbee Direct：新功能融合Zigbee和藍牙兩種技(ji)術》，智能人居觀察
3.《被小米智(zhi)能家居拋棄之后，Zigbee的未來在哪里?》，AIoT星圖
