ZigBee技術(shù)的出現(xiàn),徹底解決了智能家居最后一百米的網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題。南京物聯(lián)董事長(zhǎng)朱俊崗表示,ZigBee技術(shù)是無(wú)線技術(shù)的一種,ZigBee在智能家居最后一百米的解決地位并非意味ZigBee將取代WiFi或者藍(lán)牙,每種無(wú)線技術(shù)都有市場(chǎng)定位。
朱俊崗認(rèn)為,ZigBee具有一定的安全性。到今天為止ZigBee技術(shù)在全球沒(méi)有被攻破的先例。有人或者同行乃至競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手會(huì)講,ZigBee至今都比較安全是以為內(nèi)它目前的利用率不高、市場(chǎng)占有率不高,但是我們要知道,ZigBee網(wǎng)絡(luò)最初是在工業(yè)領(lǐng)域里面應(yīng)用的,工業(yè)領(lǐng)域里面數(shù)據(jù)的價(jià)值對(duì)很多人來(lái)說(shuō)非常敏感的。同行會(huì)想方設(shè)法得到這些數(shù)據(jù),所以說(shuō)攻破它的手法會(huì)更高明,但也沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)這樣的案例。其次,ZigBee有自修復(fù)能力。因?yàn)樗且粋€(gè)網(wǎng)狀網(wǎng),某一個(gè)設(shè)備壞了或者節(jié)點(diǎn)壞了,下面的設(shè)備會(huì)自動(dòng)尋找其他的節(jié)點(diǎn),自動(dòng)組成網(wǎng)絡(luò)。第三是它的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大。會(huì)承載家庭未來(lái)的應(yīng)用。 第四就是它的低功耗,而且隨著芯片制造能力的提升,它的功耗會(huì)越來(lái)越低。
智能照明的出現(xiàn)伴隨著物聯(lián)網(wǎng)、LED照明、無(wú)線通信等技術(shù)的發(fā)展,其典型特征是照明設(shè)備的單獨(dú)可控、方便靈活的場(chǎng)景設(shè)定,并且可以與其他智能化信息系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)縫對(duì)接(如智能傳感網(wǎng)、安全監(jiān)控網(wǎng)、智能能源網(wǎng)等),以新穎的呈現(xiàn)模式滿足不同的智能化照明需求,因此,智能照明系統(tǒng)需要提供方便易操作的系統(tǒng)升級(jí)改造方案,以適應(yīng)需求的不斷變化,而低功耗無(wú)線通信控制系統(tǒng)是其中關(guān)鍵的一環(huán)。
智能照明作為智慧工程重要組成部分,也是物聯(lián)網(wǎng)體系中一個(gè)較好的應(yīng)用呈現(xiàn)形式。以基于低功耗無(wú)線傳輸?shù)闹悄苷彰鹘鉀Q方案將是未來(lái)發(fā)展趨勢(shì),目前市場(chǎng)環(huán)境日趨成熟,相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的建立將是推動(dòng)智能照明市場(chǎng)發(fā)展的助力。
目前在低功耗無(wú)線傳輸領(lǐng)域所使用的協(xié)議有很多,還未形成統(tǒng)一的傳輸規(guī)范。下面以兩個(gè)當(dāng)前主流低功耗無(wú)線傳輸協(xié)議Zigbee和Jennet-IP的比較為例,對(duì)低功耗傳輸協(xié)議的特點(diǎn)和發(fā)展方向進(jìn)行分析。
1、Zigbee協(xié)議
Zigbee協(xié)議具有體積小、成本低、功耗小以及傳輸速率低等特點(diǎn),是由摩托羅拉(美國(guó))、三菱(日本)、飛利浦(荷蘭)、英維斯(英國(guó))等公司于2002年共同提出并研發(fā)的低功耗無(wú)線通信協(xié)議。
Zigbee協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層和媒體接入層以IEEE802.15.4協(xié)議作為協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),IEEE 802.15.4協(xié)議是由IEEE 802無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN,Wireless PersonalArea Network)小組(成立于2000年12月)于2003年12月正式發(fā)布的,包括其物理層和MAC層所采用的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。Zigbee聯(lián)盟于2004年12月在IEEE802. 15. 4定義的物理層(PHY)和媒體接入層(MAC)的基礎(chǔ)上定義了網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層,從而發(fā)布了Zigbee無(wú)線通信協(xié)議。
(1)Zigbee無(wú)線通信協(xié)議的主要應(yīng)用特征有以下幾點(diǎn):
?、俟牡停号c其他無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相比,Zigbee協(xié)議設(shè)備的功耗極低,因此設(shè)備壽命延長(zhǎng)很多;
?、诳煽啃詮?qiáng):Zigbee協(xié)議具有避免碰撞的機(jī)制,通過(guò)采用專用時(shí)間間隙方法,避免在發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程中出現(xiàn)沖突;另外,在傳輸中采用自動(dòng)路由的模式,提高了傳輸可靠性;
?、蹅鬏斅实停篫igbee協(xié)議支持的傳輸速率范圍為10kb/s~250kb/s;
?、軅鬏敃r(shí)延?。篫igbee協(xié)議對(duì)時(shí)間延遲要求高的應(yīng)用做了優(yōu)化,使得通信延時(shí)大大縮短,另外,Zigbee協(xié)議設(shè)備從睡眠狀態(tài)下激活的時(shí)間也降低了很多;
⑤支持節(jié)點(diǎn)數(shù)量多:理論上Zigbee協(xié)議網(wǎng)絡(luò)最多可支持65000個(gè)節(jié)點(diǎn)的容量;
⑥安全性強(qiáng):Zigbee協(xié)議可以針對(duì)具體應(yīng)用的需求,提供相應(yīng)的安全機(jī)制,在CCM模式下采用AES.128算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全保護(hù)。
?。?)Zigbee協(xié)議整體的結(jié)構(gòu)主要包括物理層(PHY)、媒體接入層(MAC)、網(wǎng)絡(luò)/安全層以及應(yīng)用框架層。
?、貾HY層主要負(fù)責(zé)控制無(wú)線收發(fā)器的開(kāi)啟與關(guān)閉、信道選擇、能量檢測(cè)、鏈路質(zhì)量、通過(guò)物理媒體發(fā)送和接收數(shù)據(jù)包等;
②MAC層主要負(fù)責(zé)信道接入、發(fā)送確認(rèn)幀、時(shí)隙管理、信標(biāo)管理、發(fā)送連接及斷開(kāi)連接請(qǐng)求等,另外,還為合適的安全機(jī)制提供支撐,比如,免碰撞載波偵聽(tīng)多址訪問(wèn)(CSMA-CA)、時(shí)間同步信標(biāo)可選超幀結(jié)構(gòu);
?、郯踩珜又饕?fù)責(zé)密鑰管理、存取等功能;
④網(wǎng)絡(luò)層主要負(fù)LR-WPAN網(wǎng)的組網(wǎng)、數(shù)據(jù)等;
⑤應(yīng)用框架層主要負(fù)責(zé)提供應(yīng)用軟件接口(API),以便在應(yīng)用層實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理,另外,應(yīng)用層還可為實(shí)際應(yīng)用提供應(yīng)用框架模型,以便開(kāi)發(fā)應(yīng)用。
2、Jennet-IP協(xié)議
由恩智浦半導(dǎo)體開(kāi)發(fā)的Jenne t-IP,是一種增強(qiáng)型6LoWPAN網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議,特別針對(duì)以IEEE802.15.4標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)的超低功耗網(wǎng)絡(luò)所設(shè)計(jì),適用于住宅和工業(yè)應(yīng)用。Jennet-IP已獲得IBM、TCP等主要客戶采用,目前,Jennet-IP廣泛應(yīng)用于智能家居、A/V射頻遙控、智能照明、家庭智能醫(yī)療、安全消防、門禁控制、智能能源等領(lǐng)域。6LoWPAN,即IPv6 over IEEE 802.15.4,原名為IPv6 over Lowpower Wireless Personal,即低速無(wú)線個(gè)域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。IPv6作為網(wǎng)絡(luò)層互聯(lián)方案,6LoWPAN技術(shù)引起了廣泛的關(guān)注,眾多無(wú)線組網(wǎng)解決方案都集成了6LoWPAN。
由于Jennet-IP是以IP為基礎(chǔ)的解決方案,具備出色的擴(kuò)展能力,可支援最多達(dá)500臺(tái)設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò),具有極大的發(fā)展?jié)摿?;在有無(wú)網(wǎng)關(guān)支持的情況下均可運(yùn)作;Jennet-IP整合眾多特性于一身,支持IPv4、Ipv6、Zigbee多種協(xié)議,兼容6LoWPAN,具有功耗低、射頻范圍幅度大、存儲(chǔ)空間占用小、成本低等特點(diǎn)。
Jennet-IP以恩智浦(NXP)的Jennet網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議棧為基礎(chǔ),安全性能較高,能夠提供128位AES加密算法和設(shè)備加入功能,于2011年以開(kāi)源授權(quán)方式發(fā)布。Jennet-IP的主要特性在于,其是以IP協(xié)議為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,符合IEEE,IEFT發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn),符合低功耗、低成本的大規(guī)模節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)需求,能夠與無(wú)線設(shè)備和公用網(wǎng)絡(luò)IP形成無(wú)縫鏈接,是目前2.4GHz較成熟解決方案的代表,能夠與Wi-Fi、藍(lán)牙共存,具備常用的API接口。
Jennet-IP的主要特性包括:
?。?)支持網(wǎng)關(guān)或無(wú)網(wǎng)關(guān)運(yùn)行,可連接到互聯(lián)網(wǎng)或進(jìn)行單機(jī)操作;
?。?)超低待機(jī)功耗,支持路由層優(yōu)化技術(shù),低功耗無(wú)線鏈路;
(3)高安全性128位AES加密,安全驗(yàn)證和設(shè)備加入,可靠性;
(4)內(nèi)核小巧,低內(nèi)存占用,不到128個(gè)字節(jié),低成本,開(kāi)源授權(quán);
?。?)普及性:Jennet-IP在LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)中使用IPv6,基于IP網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用,作為下一代互聯(lián)網(wǎng)核心技術(shù)的IPv6,更容易得到不同領(lǐng)域的融合;
(6)適用性強(qiáng):IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議架目前受到廣泛認(rèn)可,新一代互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)也是以IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為基礎(chǔ)的,因此,融合IPv6協(xié)議的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)具有更強(qiáng)的適應(yīng)性,開(kāi)發(fā)和應(yīng)用更為簡(jiǎn)單;
(7)更多地址空間:運(yùn)用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò)可以提供龐大的地址空間。這正是大規(guī)模、高密度低功耗無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的需要;
?。?)實(shí)現(xiàn)地址自動(dòng)匹配:節(jié)點(diǎn)處于激活狀態(tài)時(shí),屬于IPv6網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)能夠自行讀取自身MAC地址,并根據(jù)既定的規(guī)則轉(zhuǎn)換成節(jié)點(diǎn)的IPv6地址,這個(gè)特性對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)非常重要,因?yàn)樵谝话闱闆r下,對(duì)于大規(guī)模的無(wú)線傳感網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)不坑內(nèi)分別進(jìn)行界面配置,所以節(jié)點(diǎn)能夠自行進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)配置將從根本上提高實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值;
(9)易接入:運(yùn)用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò),接入其他IP網(wǎng)絡(luò)的難度將大大降低,隨著下一代互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,使不同的網(wǎng)絡(luò)都可充分利用IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有資源;
?。?0)易開(kāi)發(fā)性:隨著新一代IP網(wǎng)絡(luò)發(fā)展,基于IPv6的應(yīng)用技術(shù)逐漸成熟,運(yùn)用IPv6的LR-WPAN網(wǎng)絡(luò),可以更為容易對(duì)成熟技術(shù)進(jìn)行整合,大大簡(jiǎn)化了協(xié)議發(fā)展過(guò)程。
評(píng)論