决战智能家庭 ZigBee/Thread/蓝牙驳火

2015-02-06 08:26:12来源: 新电子 关键字:智能家庭  ZigBee  Thread  蓝牙
    智慧家庭联网技术争霸战愈演愈烈。随着智慧家庭应用商机日益成形,蓝牙ThreadZigBee三者间的角力战也逐渐浮上台面;其中,蓝牙和Thread近期更是攻势连连,因此ZigBee联盟已着手研拟新的发展策略,以摆脱腹背受敌的窘境。

智慧家庭“钱”景闪耀,吸引ZigBee、Thread及蓝牙(Bluetooth)技术阵营竞相抢进,引爆激烈战火。特别是蓝牙技术,挟着在智慧型手机等行动装置极高的搭载率和4.0版低功耗优势,正积极朝向支援网状网路(Mesh Network)和网际网路协定(IP)架构发展,并已于近期接连发布4.1和4.2版新标准,为已在智慧家庭耕耘已久的ZigBee技术造成不小威胁。  
不仅如此,由Google旗下知名智慧家庭装置开发商Nest所力拱的Thread技术,也以迅雷不及掩耳的速度兵临城下;且在2014年10月开放招收会员后,短短不到3个月的时间,就吸引超过五十家厂商加入,足见产业界对此一新兴技术的重视程度。  

面对蓝牙和Thread技术来势汹汹的攻势,ZigBee联盟也已宣布将统整先前所有ZigBee Pro的应用规格(Application Profile),打造ZigBee 3.0新标准,以降低ZigBee应用开发的门槛,吸引更多业者采纳。不过,由于ZigBee 3.0标准目前仅是草案阶段,最快要到2015年第四季才会定案,因此给了蓝牙和Thread趁隙而入的机会。三方隔空交火的局面,势将愈演愈烈。  

抢攻智慧家庭 IP/Mesh支援是关键 

事实上,现今智慧家庭的应用发展已渐具雏形,特别是在美国和欧洲市场接受度更高。调研机构Berg Insight指出,北美为全球智慧家庭发展最快的地区;预估2014年智慧家庭户数约七百九十万户,较2013年跃增70%,2019年更将达到三千八百二十万户,占北美总家庭户数比例高达28%。同期间,欧洲智慧家庭户数则将由二百七十万户成长至二千九百七十万户(图1)。  


图1 2013∼2019年北美与欧洲智慧家庭数量分析 资料来源:Berg Insight(12/2014)
2015年初的国际消费性电子展,亦可感受到智慧家庭应用热烧的气势。无论是三星(Samsung)、Lowe's、博世(Bosch)、Belkin、D-Link等知名大厂,或原本即专精于家庭自动化市场的Kwikset、iDevices、iHome等业者,以及许多小型新创公司,皆竞相针对智慧家庭应用推出各种创新产品,成为今年展会的一大热门焦点。  

现阶段来看,ZigBee无线连结技术由于最早进入智慧家庭市场,因而已占得一席之地,尤其在家庭自动化应用采用的比例更高,带动该技术方案需求在近几年大幅成长。  


图2 芯科实验室台湾区总经理宝陆格(左)认为,ZigBee和Thread各有所长若能互补将可开创新局。右为台湾区资深应用工程师林仕文

芯科实验室(Silicon Labs)台湾区总经理宝陆格(图2左)表示,ZigBee在智慧家庭的发展已行之有年,产品稳定度已显着提升,加上投入厂商数目增加,带动晶片成本下降,因此ZigBee产品出货量从2014年开始已节节上升,目前正值蓬勃发展的阶段。许多美国有线电视营运商为增加营收来源,已纷纷利用ZigBee技术提供居家安全监控如门窗开启侦测、照明灯具控制等服务;此外,欧洲亦有许多大型水表、电表、瓦斯表建置案系采用ZigBee做为用户端资料传输途径。  

宝陆格进一步分析,ZigBee针对家庭自动化领域已有完整的规格定义,加上其具备网状网路和多达上万节点数的支援能力,极适合须要布建大规模感测器的联网应用,因而受到智慧家庭市场青睐。  

然而,要进一步实现物联网万物互连的远景,智慧家庭的网路环境不能只靠网状架构,还须同时具备IP网路支援能力,方能让各式联网装置彼此无缝相连,甚至与云端系统相结合。也因此,能否兼容网状网路和IP网路,已成为ZigBee、蓝牙和Thread三大无线技术争夺智慧家庭联网技术主流宝座的角力重点。  

从标准进展的状况来看,蓝牙是现今最快兼备网状网路和IP网路支援能力的技术,且相关标准皆已发布;而Thread虽也同时拥有这两项特色,但第一版标准预计要到2015年5月底才会发布;至于ZigBee新的3.0版标准则尚未纳入IP支援。  
4.2版IP方案添柴薪 蓝牙发展“羊”“羊”得意 
随着支援IPv6通讯协定的蓝牙4.2版标准问世,无线连结晶片商正一窝蜂投入新一代蓝牙方案研发,期以更佳的IP网状网路连结能力和更高的安全性,扩大抢攻智慧家庭、穿戴式电子和信标(Beacon)装置等应用领域,以壮大蓝牙在物联网的地位,并促进蓝牙在物联网市场的渗透率,于2015年大幅跃升。  


图3 蓝牙技术联盟产业暨品牌行销资深总监Errett Kroeter(右)提到,蓝牙4.2可支援数万节点。左为大中华区技术市务经理吕荣良
蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)产业暨品牌行销资深总监Errett Kroeter(图3右)表示,物联网已成为通讯产业众所瞩目的焦点,包括Thread、蓝牙和ZigBee相关标准组织无不加紧脚步研拟兼具低功耗、低成本、高安全性且易于连结的IP网状网路规范。其中,蓝牙技术联盟在4.2版标准中,已加入IPSP(Internet Protocol Support Profile)规格,可支援IPv6/6LoWPAN网路架构,以协助晶片商和系统厂加速实现万物互连解决方案。  

事实上,蓝牙4.0版本发布后,已大大满足物联网应用所需的低功耗无线连结设计需求;而2014年底出炉的蓝牙4.2版更揭橥新的里程碑,可在极低功耗的前提下,将IP网状网路具备的高连结性、高安全性发挥得淋漓尽致,2015年有望在家电自动化控制、智慧照明、健身/医疗穿戴式电子和Beacon等应用市场再下一城。  

蓝牙技术联盟大中华区技术市务经理吕荣良(图3左)补充,蓝牙4.2版除支援IPv6网路架构外,亦引进128位元先进加密标准(AES)引擎,同时将封包资料长度从25位元延展至250位元,提高十倍封包容量,更进一步满足物联网应用对资料安全及传输效率的严格要求,因而受到意法半导体(ST)、Nordic半导体及剑桥无线半导体(CSR)等晶片大厂,以及众多通讯模组和系统厂的青睐。  

据悉,蓝牙晶片供应商大多可在新版标准发布后的6?9个月推出新产品,因此预估蓝牙4.2版晶片、模组和终端产品最快将于2015年中登场,并快速在物联网市场攻城掠地。  

Kroeter指出,在蓝牙4.2版的推波助澜下,整体蓝牙装置的市场规模也可望在2018年暴增至四十九亿部;其中,内建蓝牙4.0版本以上方案的穿戴式电子、Beacon装置、消费性电子和智慧家庭(含照明)市场成长最为亮眼,2013?2018年的年复合成长率将达到77~232%的高水准。  

尽管蓝牙在物联网领域还面临Thread和ZigBee两大劲敌,但Kroeter认为,Thread目前仅有暂定标准,后续发展还有待观察;至于ZigBee的认证产品数量与蓝牙相比,犹如小巫见大巫,对于希望达成广泛连结、高互通性的物联网应用开发商而言,选用蓝牙系大势所趋,因此可预见蓝牙未来的成长表现将格外突出。  

虽然蓝牙联盟对该技术的发展前景信心满满,但由于其传输距离较短,未来能否建构出可靠且大规模的网状网路仍有待观察。此外,蓝牙目前仅针对医疗应用有较完整的规格定义,其余应用规格则尚未完备;再加上蓝牙纳入IP支援后,架构上会有明显的变动,是否会造成晶片成本增加,亦是往后必须留意的问题。  

ARM/Google相挺 Thread技术气势如虹 

不让蓝牙专美于前,Thread凭着Google在背后撑腰,以及处理器矽智财大厂安谋国际(ARM)相挺,近期声势也日益高涨,不仅会员数急遽增加,日前更宣布与UL合作,为相关产品进行认证,可望加速应用市场起飞。  

不仅如此,有鉴于新创公司是智慧家庭创新应用的重要推手,Thread联盟还计画在2015年第一季发起一项创新计画,未来每一季将自申请加入该联盟的新创公司名单中挑选出一家,让其免费加入会员,以扶持规模较小但具有创新研发构想的公司,进而激发更多Thread技术应用的想像。  

资策会智通所感测网路与智慧电网中心组长黄国峰认为,Thread可说是和ZigBee相似度最高的竞争技术,不仅两者都主打家庭联网应用,且皆以IEEE 802.15.4为基础,竞争态势相当明显。  

宝陆格提到,随着物联网发展热潮兴起,市场对于能打造IP网状网路的技术方案需求已愈来愈殷切,而Thread同时兼具IP架构与网状网路的支援能力,是其先天的最大优势,可简化家庭路由器(Router)设计,并减轻软体开发的负担,让资料传输过程更为便捷,因而快速受到各界关注。  

芯科实验室台湾区资深应用工程师林仕文(图2右)进一步解释,现阶段使用者若要以手机控制家中搭载ZigBee技术的联网装置,须透过路由器将手机发送的控制指令转成ZigBee可懂的语言,因此路由器的软体设计较为复杂;而透过在802.15.4的晶片上执行可支援IP架构的Thread软体堆叠,则用户端与装置端因为都具备IP支援能力,所以路由器可以快速将两者串连,大幅简化转译流程。  

为加快采用Thread技术的产品问世,Thread联盟已携手UL展开产品认证流程规画,同时UL也和Granite River实验室合力开发测试治具,让产品开发者从建立、测试到完成认证皆能一路顺畅;预计2015年6月底,Thread产品认证服务即可上路。  

迎战Thread/蓝牙 ZigBee拟纳入IP支援 

眼看着蓝牙和Thread阵营步步进逼,ZigBee联盟亦未坐以待毙,除推出ZigBee 3.0应战外,也已研拟在下一新版本中纳入ZigBee IP,以在智慧家庭市场站稳脚步。  

黄国峰表示,ZigBee 3.0最大的进展,是将过去ZigBee Pro所定义的ZigBee Home Automation、Light Link、ZigBee Building Automation、ZigBee Retail Services、ZigBee Health Care及ZigBee Telecom Services等应用层规格统一,企图吸引更多厂商采用,扩大智慧联网版图。  

至于ZigBee IP则系ZigBee联盟针对智慧能源领域所开发的技术标准,又称为ZigBee Smart Energy 2.0,可支援IPv6和网状网路,极符合物联网应用需求。然而,由于ZigBee Pro在智慧家庭应用市场已有不错发展基础,加上考量到ZigBee 3.0若要纳入ZigBee IP,恐将造成硬体开发商额外负担,因此ZigBee联盟日前发布的ZigBee 3.0仅先就ZigBee Pro进行升级。  

不过,黄国峰透露,有鉴于物联网对于IP网状网路技术的需求将日益殷切,ZigBee联盟亦已积极针对下一代标准纳入ZigBee IP进行讨论。目前业界还没有明确押宝哪一技术阵营,倘若ZigBee 3.0未来能朝向IP发展,将可一举拉开与其他竞争技术的差距,成为智慧家庭市场最具竞争力的无线连结标准。  

宝陆格则认为,ZigBee Pro针对各种智慧家庭应用,已有一套相当完整的应用层(Application Layer)定义,而Thread则拥有IP架构的软体堆叠优势,因此若能将ZigBee在应用层上的发展经验移植到Thread技术上,可望能为物联网无线连结技术开创新的局面。

关键字:智能家庭  ZigBee  Thread  蓝牙

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/0206/article_39915.html
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