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Thread协议能否一统智能家居市场?

Thread协议能否一统智能家居市场?

Thread作为2014才提出的通信协议,在智能家居领域Wi-Fi以及蓝牙产品已经面世、ZigBee有一定影响力的背景下,Thread要一统智能家居市场除了要弥补已有技术的不足,推广也是一大障碍。

爱立信近日发布的最新研究报告预测,到2018年,连接在物联网上的传感器、家电和机器的数量将超过手机,成为最大类别的连接设备。如此多的联网设备将通过哪种通信协议接入?

物联网应用丰富,因此在不同的领域可能需要不同的通信标准。对于2017年以后可能成为物联网最大用户的智能家居,哪一种协议能最终成功?Thread由Google旗下Nest Labs于2014年7月提出,是一种基于IP的无线网络协议, 通过 6LoWPAN 技术支持 IPv6, 超低功耗可使设备运行数年。Thread作为新推出的协议,如何才能打败Wi-Fi、蓝牙以及ZigBee协议一统智能家居市场?

Wi-Fi、蓝牙技术难成为智能家居领域的标准

Wi-Fi(Wireless Fidelity)是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术,通常使用2.4G UHF或5G SHF ISM 射频频段。Wi-Fi虽然是目前使用最广泛的短距离无线通信技术之一,但为何在智能家居领域存在感很低?

首先,WiFi的组网能力相对较低,目前WiFi网络的实际规模一般不超过16个设备,但是在家居环境中,仅开关、照明、家电的数量就已远远多于16个,这显然不适合智能家居。其次,如果Wi-Fi网络未受保护,只要处于信号覆盖范围内,只需通过无线网卡别人就可以访问到你的网络,占用你的带宽,造成你信息泄露,Wi-Fi的安全加密技术也不堪一击,对于智能家居来说,这是非常严重的问题。最后,WiFi较高的功耗对于与智能家居低功耗的需求相悖。

Thread协议能否一统智能家居市场?

蓝牙技术工作于2.4GHz的ISM频段,采用1600hop/s的快速跳频技术、正向纠错编码(FEC)技术和FM调制方式,设备简单,支持点到点、点到多点通信。在智能手机、嵌入式应用开发等领域得到重视。为了能够抢夺智能家居市场,2014年12月,蓝牙技术联盟宣布推出蓝牙核心规格4.2版本,更快的数据传输速度、更强大的隐私保护功能以及对IPv6/6LoWPAN网络的支持,使得新版本成为“有史以来最为出色的蓝牙技术”。但是蓝牙的设计理念是替代点对点有线传输技术而非联网技术成了致命缺陷,蓝牙2.0与蓝牙4.0并存的混乱局面也使蓝牙难以成为智能家居领域标准。

ZigBee与Thread的标准之争

Zigbee协议2003年被正式提出,基于IEEE802.15.4标准,使用2.4GHz频段,可提供更快的数据传输速率,距离为10米左右,它的出现是为了弥补蓝牙通信协议的高复杂,功耗大,距离近,组网规模太小等缺陷。ZigBee联盟是消费、商业和工业应用领域创建开放式全球物联网标准的非营利性组织,全球拥有成员公司400多家,覆盖芯片供应商,设备制造商,电视、电信运营商,认证机构,大型零售集团等产业链的各个环节,在智能家居乃至整个物联网行业具有重大影响。

目前,ZigBee 3.0已整合许多应用领域(照明控制、家庭自动化、楼宇自动化、零售等)的多年经验。ZigBee的认证计划已稳健启动并开展,授权多家检测中心,对一千多个ZigBee产品进行认证。

ZigBee协议似乎有成为智能家居标准的趋势,不过2014年7月Google旗下的Nest Labs提出了家庭物联网通讯协定技术Thread,并为此成立Thread Group的会员、认证机构。Thread Group的成立兼董事会员共7家,包含Nest Labs、ARM、Silicon Labs、Freescale、Samsung等。

Thread协议能否一统智能家居市场?

Thread和ZigBee同属802.15.4,但是针对802.15.4做了很大的改进。Thread协议建立在IPv6的基础之上,在传输安全,系统可靠性上都做了很好的优化。相比其他协议,谷歌认为Thread 1.0能够成为物联网标准。

主要有三个方面的原因,技术方面Thread通过6LoWPAN技术支持IPv6,改进了WiFi的功耗比较大、不能再蓝牙2.0与4.0技术并存混乱等的不足。开放性方面Thread Group更具包容性。一方面,Thread侧重于能让广泛物联网解决方案互通的网络层(networkinglayer)设计;另一方面,ThreadGroup总裁ChrisBoross表示,“ThreadGroup将继续寻求与其他开发物联网应用层之产业组织结盟的机会。” 号召力和影响力方面,Thread Group成立以后迅速壮大,成员数量从最初的7家发展到了160多家,物联网标准组织AllSeen Alliance主导者的高通也加入其中。

有意思的是,2015年ZigBee Alliance与Thread Group发表联合声明,宣布将在Thread网路架构上实现ZigBee的应用层协议。专为各种应用在智能家居等场合的设备实现协议标准化。Thread作为ZigBee技术的挑战者,但Thread Group中几个主力角色,如飞思卡尔、ARM)及芯科实验室等半导体公司,也在ZigBee Alliance占突出的领导地位。

虽然目前我们还不知道ZigBee与Thread到底谁会成为智能家居的标准,但目前两个联盟在推动智能家居标准方面都十分积极。

谁能成为最终的标准?

Silicon Labs是首家展示Thread网络并提供Thread协议堆叠的供应商,Silicon Labs希望ZigBee的设计方案未来可通过OTA升级至Silicon Labs Thread软件。

恩智浦则是推出可同时支持低功耗ZigBee 3.0与Thread通讯协议的新款无线MCU–JN5179方案;该方案是由ARM Cortex-M3 CPU及基于IEEE 802.15.4的2.4GHz无线电芯片所组成。

相比Silicon Labs和恩智浦摇摆的不确定,智能家庭半导体系统厂商GreenPeak创办人暨执行长Cees Links 认为,ZigBee绿色节能的特性以及长距传输范围与低功耗的优势,将会成为智慧家庭开发无线技术的首选。

未来Thread会成为智能家居的标准吗?目前来看虽然还不好预测,但是Thread要成为标准还面临着两个难题:一个是需要说服厂商在每一个设备中植入802.15.4芯片,另一个是要建立真正统一的标准。