物聯時代,無線連接成為基本要求。面對眾多新老無線技術以及各聯盟間的競爭、合作,如何實現不同設備、不同廠商、不同通信協議間的互聯互通,成為迎接物聯網時代到來時亟需解決的問題。

從各種聯盟、科研機構到各大晶片廠商、設備廠商,都在努力推舉出一款即有利於自身發展,又能更廣泛被其他廠商所接受、支援的技術協定。從不久前藍牙大會上宣佈藍牙4.2將相容WiFi,到之前高通宣佈加入Thread聯盟,引發AllSeen與Thread合作猜想,以及WiFi聯盟發佈臨近感知技術WiFi Aware、WiFi Direct,和藍牙Beacon技術的興起,物聯網連接技術正經歷著從諸侯征戰到一統天下中最激烈的時期。

從各種聯盟、科研機構到各大晶片廠商、設備廠商,都在努力推舉出一款即有利於自身發展,又能更廣泛被其他廠商所接受、支援的技術協定。從不久前藍牙大會上宣佈藍牙4.2將相容WiFi,到之前高通宣佈加入Thread聯盟,引發AllSeenThread合作猜想,以及WiFi聯盟發佈臨近感知技術WiFi AwareWiFi Direct,和藍牙Beacon技術的興起,物聯網連接技術正經歷著從諸侯征戰到一統天下中最激烈的時期。
物聯網涉及近距、遠距,以及各種創新應用,對自組網、鄰近感知、P2P傳輸、支持IPv6等方面提出需求,推動了無線技術的不斷出新。新的無線技術也使物聯網應用的形式更加多樣化,從工業應用、智慧家居,到支付、零售、社交、交通等等,幾乎涵蓋生產、生活的方方面面。
下面我們將從應用和技術架構兩個方面,比較 AllJoynZigBeeBluetoothWiFiThread幾種主流協定的發展情況。
WiFi:向點對點直連和臨近感知演進
WiFi是目前所有無線技術中具有最廣泛應用基礎的一支,傳輸距離長,傳送速率高,但功耗大、組網差一直是其進入物聯網的一道門檻。在晶片廠商推出低功耗WiFi的同時,WiFi聯盟也先後推出了WiFi DirectWiFi Aware標準,提供一對一連接功能。
WiFi DirectWiFi聯盟2010年發佈的一項標準,允許無線網路中的設備無需通過無線路由器即可相互連接,支持一對一直連,並支援所有WiFi設備,從11a/b/g11n。它與藍牙技術點對點類似,但在傳送速率與傳輸距離方面則效果更好,缺點是耗電量仍較藍牙高。可以讓兩個相容該標準的設備快速連接到一起,進行圖片和視頻的分享。
而今年推出的WiFi Aware技術,則更針對物聯網應用。在不具備無線網路連接的環境之下,它可探索鄰近位置的其他設備、應用程式或相關資訊,並擁有低耗能、永遠線上、在地即時、多元應用等特性,類似藍牙Beacon
ZigBee:向ipv6IP組網和應用協定融合演進
ZigBee具有低複雜度、自組網、高安全性、低功耗等特點,在智慧家居領域一直倍受青睞。今年其發佈了ZigBee3.0,納入ZigBee IP,全面統整此前ZigBee Pro應用規格,包含家庭自動化、建築物自動化、LED照明、醫療看護、零售、智慧能源等各個方面,並宣佈將在Thread網路架構上實現ZigBee的應用層協議的合作事宜。
藍牙:向提高速率和1對多傳輸演進
藍牙從1.0版本升級到最新的4.2版本,加強了物聯網應用特性(特別是家居),支援基於IPv6協定的低功耗無線個人局域網技術,低功耗下傳輸速率大幅提升,無需現有硬體進行更新,只需固件升級即可支援。另一方面藍牙推出的Smart Mesh技術實現了標準化的mesh網路功能,完善了組網差的不足。
藍牙Beacon鎖定室內近距離感知應用上,包括室內導航、移動支付、店內導購、人流分析等。通過低功耗藍牙技術, Beacon基站創建一個信號區域,設備進入該區域時,相應的應用程式就會提示使用者是否需要接入這個信號網路。Beacon基站內有加速度計、快閃記憶體、ARM架構處理器及藍牙模組,其功耗極低,一顆巨口電池可為基站提供約2年左右續航時間。Beacon技術術語一點對多點網路。
Thread:欲打通多個協議
新興的Thread聯盟是有穀歌旗下NEST發起的一個物聯網聯盟,Thread標準是基於ZigBee基礎元件改造的一種衍生協定,不久前也公佈了1.0版,該聯盟表示,Thread 是網路層協定,與應用層無關,它是被設計為與不同的應用層協定一起工作或是提供支援。未來Thread或許與AllSeen聯盟有合作機會。但Thread門檻較高,除Zigbee外,底層協定(802.15.4)與wifi802.11b)和藍牙(802.15.1)不同,需要設備更換晶片。
AllJoyn:屬於軟體框架,在應用層實現互聯互通
AllSeen聯盟是Linux基金會下的一個協作專案組織,旨在推動物聯網應用與創新的跨行業聯盟。AllJoyn是高通主導的一個開源項目,主要用於近距離無線傳輸,通過WiFi或藍牙技術,定位和點對點檔案傳輸,2013年捐給AllSeen聯盟。高通作為AllSeen聯盟重要成員,在物聯網上不斷加緊佈局。在826日舉辦的“智造萬物 物聯未來”的創客研討會上,高通聯合AllSeen聯盟主席薛國棟,先後介紹了高通最新智慧連接解決方案--集成了AllJoyn軟體框架的QCA401X WIFI片上系統,以及AllJoyn開放源架構。
AllJoyn是一個獨立于作業系統、開發語言、通信協定的開放源碼的軟體框架。它適用於Microsoft WindowsLinuxiosAndroid等所有HLOS高級作業系統,以及各種記憶體和處理能力極度受限的嵌入式RTOS作業系統,解決了異構分散式系統中的難題,被稱作是“中性平臺”。
AllJoyn的特點在於其開源的靈活性,以及處於應用層,與傳輸層無關。AllJoyn框架運行在本地網路上,無需通過雲對身邊設備進行連接,保證應用程式和設備互相交談時,直接、快速、高效、安全,即便沒有互聯網連接的情況下,設備之間也能互聯互通;在遠端需要與雲連接時,通過AllJoyn閘道代理連接到互聯網,減少連接到互聯網上的設備數量。AllJoyn實體層支援WiFiThreadPLC、乙太網、藍牙,解決了WiFi的自組網問題,後期可能還會擴展更多其他協議,是否真的能在應用層一統江山,讓人拭目以待。
圖:物聯網面臨的問題:隨著智慧家電、智慧硬體產品越來越多,設備間不能互相互聯,將導致每個設備都要在手機上裝一個APP,並對應一個設備雲。這樣科技不但沒將生活簡易化,反而增加了新的複雜性,且無法方便地建立豐富的場景。而跨品牌、種類、作業系統的設備無法互通也不能充分體現物聯智慧。
圖:AllJoyn軟體架構:定義用戶體驗的應用層、可交交互操作的跨平臺模組和定義設備間通用介面的服務框架層、為設備提供發現和連接能力的核心庫層。
圖:AllJoyn的兩種架構版本:標準版、瘦版(網路中需要一個AllJoyn路由器)。
圖:AllJoyn架構使智慧設備之間能跨品牌、種類、作業系統進行連接、管理、交交互操作,說一種語言,實現互聯互通。
近端物物交互:AllJoyn架構下的單一協定使得產品及其APP能釋放出其功能並與其他設備和APP進行交互動作;遠端聯網:AllJoyn閘道代理可以為所有支援AllJoyn的設備和APP提供遠端連接、管理、以及隱私控制功能。
AllJoyn應用案例:支援AllJoyn的設備在近端網路可本地直接互相交互(手機在近端時可直接通過AllJoyn與設備進行本地連接);手機遠端連接時可通過AllJoyn閘道
WiFi/ZigBee/BT/Thread/AllJoyn取長補短,爭搶物聯網山頭
物聯網的到來考驗了各大無線通訊協定,從而使得設備之間能夠實高效和安全的解決連接、聯通、相容、功耗等問題,同時也迫使所有無線通訊技術取長補短都在朝著更符合物聯網應用的點對點互聯、自組網、IPV6等特性靠攏。
  圖:幾種主流無線通訊協定在應用領域中的擴展

 

綜上所述,各主要無線技術均在各自基礎上發展完善原有體系,但我們也看到了一些合作機會,統一標準短時間內還看不到方向,融合或將是現階段物聯網實現的一條必走之路。
Reference: http://3smarket-info.blogspot.tw/2015/09/blog-post_302.html
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