智能家居Zigbee和藍牙哪個發展潛力更大?

今年的CES Asia 2019展幾乎就是智能家居、智慧城市、智能生活的天下,只不過不同智能家居設備製造商的產品標準、生態不同。小米、華爲、蘋果、亞馬遜這樣的平臺本來就在構建自己的智能家居生態,Signify、小燕科技這些智能家居製造商也在組建各自的生態。

更重要的是,無論是平臺還是製造商,所用的無線通訊標準還各不一樣:比如小燕科技以Zigbee爲主,而BroadLink則強調Wi-Fi,米家有越來越多BLE Mesh設備。這些看來碎片化的狀況,可能會讓普通人不知從哪裏入手;或者這種碎片化是否對行業本身的發展也更不利?

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Silicon Labs展臺上,不同智能家居製造商的產品展示

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實際上,這些無線通訊協議在應用上也有各自的優劣。Qorvo無線連接業務部總經理Cees Links在《物聯網標準:終局之戰》一文中頗具新意地將各種物聯網標準切分成公共空間、私人空間和個人空間,比如LTE、NB-IoT是室外大範圍的標準,而Wi-Fi、Zigbee則屬於室內如家、辦公室的私人空間,BLE低功耗藍牙是更短距離的個人空間。不過這些「空間」又在彼此侵蝕。

各自補足短板

這兩天舉辦的CES Asia 2019展上,Silicon Labs的展位上展示了一套系統,網關本身與智能音箱及智能家居設備採用Zigbee連接,而網關和手機則採用藍牙連接:手機一樣可以控制家中設備。這主要依託於Silicon Labs多協議支持的SoC,不過現場工作人員表示演示中的這套系統仍基於Wireless Gecko一代平臺,前不久Series 2二代平臺也已經發布了。

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Silicon Labs展臺上展示的多協議支持

實際上,不同的協議標準始終在發展中取長補短,企圖在各自的「空間」之外奪取屬於別家協議的空間。Silicon Labs近期的一些動作也恰好表明了這一趨勢。前不久,Wireless Gecko針對Wi-Fi解決方案,通過降低發射接收電流、睡眠電流,使用較少的信道容量、重發,將功耗降低一半。Wi-Fi應用於智能家居的一個重要痛點就是其功耗相較藍牙、Zigbee都明顯更高。

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Silicon Labs展臺上的藍牙Mesh演示

另外,隨2018年藍牙Mesh協議發佈,藍牙也在補足相比Zigbee組網不靈活、網絡容量不夠的短板。今年Silicon Labs的藍牙Mesh也陸續應用到了智能家居產品中。Silicon Labs物聯網市場營銷和應用副總裁Matt Saunders,在CES Asia展會期間發起的媒體溝通會上特別提到,在不同的應用領域,今年藍牙Mesh採用率也呈現出了高速增長。

不同協議對其他協議的企圖滲透工作,其實都算不上成功。20年前藍牙就企圖取代Wi-Fi,現在看來幾乎是天方夜譚。而藍牙即便加上了mesh組網特性,似乎也並沒有對Zigbee產生實質性的撼動。Matt Sanders也提到,需求更高的可靠性和穩定性,Zigbee仍是很好的選擇。Silicon Labs中國區總經理周巍表示,BLE(低功耗藍牙)設備本身的功耗要求就低,這是優勢所在,而藍牙在mesh網絡方面仍然「比較年輕」,這和藍牙技術聯盟推這項標準的速度也有關。

擁抱多生態、多平臺

「光是用戶的情況就比較複雜,可能買個房子,地產商爲房子搭建的智能家居系統用的是Zigbee,但可能主人的孩子又是小米的品牌粉絲,要用到BLE。沒有一個標準在一個應用層能夠壟斷。即便很多企業在推某一種標準,遲早多通訊的東西會共存。我們的某些客戶已經在做三合一的網關。」

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Silicon Labs物聯網市場營銷和應用副總裁Matt Saunders

2018年4月,Silicon Labs收購Sigma Designs的Z-Wave業務,很快就在Wireless Gecko平臺推出Z-Wave 700。Z-Wave也是具備mesh組網能力的一種技術。至此,Silicon Labs的一體化無線硬件、軟件產品組合的目標就正式達成了。

「每家企業做生態系統的標準不同,比如小米是BLE mesh,華爲以Zigbee爲主。我們就會幫助企業一起去制定標準。我們作爲芯片供應商,擁抱所有的協議、全部的標準,我們要做的是標準的東西。」「這兩年隨着大家都在走向成熟,小米、阿里都要做標準的東西,因爲唯有標準才能讓互聯網溝通。」

針對各智能家居生態的搭建,「以飛利浦Hue系統爲例,我們前一陣和飛利浦合作,把他們的要求做到SDK軟件層。這樣就能幫助很多客戶進入到Hue生態,這是很實際的例子。像這樣的生態鏈也有很作的合作伙伴,我們就能幫助企業進到這樣的生態鏈中去。」

所以Wireless Gecko Series 2支持包括Zigbee、Thread、藍牙、Z-Wave和Wi-Fi在內的主流物聯網協議,這是擁抱不同平臺、生態的基礎。而在性能方面,這次的二代產品採用Arm Cortex-M33處理器核心,速度相比第一代翻倍;集成的PA/LNA,鏈路預算可以達到125 dBm;另外集合了專用的安全內核,支持硬件加密、安全啓動、安全調試訪問和TRNG(真隨機數生成器)。

 

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性能和安全性加強是這類平臺的常規迭代思路,不過其中的核心仍在功耗與體驗。比如用一節鈕釦電池驅動的門窗磁傳感器,要保證長達一年的續航,低功耗就成爲了剛需。所以Wireless Gecko這類產品需在功耗方面下工夫。這一平臺的首款產品EFR32xG21功耗表現爲8.8 mA RX(1 Mbit/s GFSK)和33.8mA TX @10dBm。

不過這個數據並沒有包含DC/DC,這款產品主體上還是針對AC供電的設備,例如智能燈泡、智能網關等。但這個數據也依然比一代更出色。Matt Saunders也說針對電池供電設備的產品會很快推向市場。

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另一方面就是射頻性能了。Silicon Labs宣稱,EFR32xG21比同類產品多出2倍的覆蓋範圍。上面這張圖給出了其射頻在家中可覆蓋範圍的參考,對比的是鏈路預算(link budget)得出一個大致的概念;隨後通過提升抗干擾能力,重傳的需求會更低,提高可靠性——在此消彼長的權衡關係中來降低功耗;配合安全方面注重「硬件加密」,硬件加密引擎就比軟件在負載和耗電上有了優勢。

堅持在IoT市場的投入

上述Silicon Labs「擁抱多平臺」的策略本質,都是爲開發者或者廠商提供更多的選擇,要用哪種標準,選擇何種生態都沒問題——甚至開發者要在將來轉換方向,都可以更靈活地過渡。這對Silicon Labs,或者開發者來說都是實現企業收益最大化的一個方法。

這應該是Silicon Labs理念中「多通訊共存」的原因。所以Wireless Gecko二代的開發工具部分也極盡可能地做兼容,延續了一代的底板:一代開發者採購新的模組,通過原來的底板,這也有助於增強用戶粘性。SoC產品封裝雖然並未做到兼容,但API跟過去是一樣的,軟件也做到了完全兼容。

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從Silicon Labs 2018年的財報來看,這家公司現如今過半的收益都來自IoT。而驅動IoT的主要就是智能家居、工業、計量、照明等產品。就中國市場,今年Q1中國移動進行了首次智能家居招標,Silicon Labs拿下了大單,產品系列甚至都出現在了標書裏。自然不難理解Silicon Labs對智能家居市場的熱情。

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周巍說:「我大膽預測,2019年中國智能家居行業會呈現出破竹般的上升趨勢。」這從今年CES Asia展的幾個展館實際上都能看得出來。Matt Saunders還特別提到,即便在中美貿易戰之際,Silicon Labs也會堅持在中國的投入;而且Silicon Labs對IoT的投入不會改變,只會更加堅強。這是Silicon Labs的大勢所趨。