ZigBee問世已將近20年,技術(shù)上已經(jīng)很成熟,和藍(lán)牙、WIFI在短距離通信領(lǐng)域三分天下。但短距離通信協(xié)議的后起之秀層出不窮,各種淘汰ZigBee的謠言也不斷四起。那么ZigBee是否有被淘汰的可能呢?
在此之前,我們不如先來了解一下ZigBee有哪些特點,再來探討這個問題。
Mesh組網(wǎng)應(yīng)用
首先,ZigBee基于IEEE802.15.4技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),與WIFI的IEEE802.11,藍(lán)牙的802.15.1都有各自獨有的特點,它們之間的關(guān)系只有互補,無法相互取代。
在以上的IEEE技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中,IEEE802.15.4和IEEE802.11的物理特性都比較相似,采用了基于CCA載波偵聽的CSMA/CA通信方式,非常適合設(shè)備多對多通信,因此在多設(shè)備通信的Mesh網(wǎng)絡(luò)中,有極高的通信效率。
而IEEE802.15.1采用HFSS跳頻原理,不容易實現(xiàn)類似的信道檢測功能,只能按照主從機模型的時隙進(jìn)行工作,在BLE Mesh應(yīng)用中是以廣播的方式通信,而且在BLE Mesh應(yīng)用中會盡量避免多個設(shè)備同時與同一個設(shè)備通信的情況出現(xiàn)。因此在Mesh網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用中,ZigBee的兼容性和可靠性遠(yuǎn)勝于BLE Mesh。
ZigBee的缺點就是控制端無法集成在智能手機上,需要通過網(wǎng)關(guān)來進(jìn)行控制。當(dāng)然也有通過ZigBee Dongle或者ZigBee遙控器作為控制端但也必須有網(wǎng)關(guān)授權(quán),不像BLE Mesh這樣“想來就來想走就走”的“公共廁所”式的接入,總之就是BLE Mesh接入更方便但ZigBee的接入更安全。
互聯(lián)互通性
ZigBee從誕生開始就制訂了一套設(shè)備控制標(biāo)準(zhǔn),叫ZCL(ZigBee Cluster Library)。在早期版本的ZigBee協(xié)議中,ZCL很不完善,被起步較早的智能家居廠商和其它應(yīng)用方案商棄用。導(dǎo)致不同的設(shè)備廠商的產(chǎn)品互不兼容,甚至這些產(chǎn)品從一開始就要故意設(shè)計得互不兼容。
但是隨著ZigBee 3.0的推出將ZCL作為必選項,而且芯片廠商也在芯片中強制使用ZCL,導(dǎo)致設(shè)備廠商需要額外花費研發(fā)成本將自己產(chǎn)品做得和其它廠商不兼容,這就導(dǎo)致很多設(shè)備廠商為了圖方便被迫讓自己的產(chǎn)品與別人的產(chǎn)品互聯(lián)互通。
低功耗特性
和ZigBee一樣,支持低功耗的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議也不計其數(shù)。但任何物聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議,低功耗的下限都逃不過兩樣?xùn)|西的制約:芯片制程和射頻功耗。因此一些新出來的物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的芯片工藝比一些老舊的ZigBee芯片工藝有技術(shù)代差,看上去ZigBee的低功耗優(yōu)勢就不明顯。
但是ZigBee芯片的工藝也在進(jìn)步,以TI的芯片為例,經(jīng)典的CC2530的CPU工作電機就高達(dá)8mA,RX電流就高達(dá)20mA,而最新的CC2651的這兩個電流分別就只有3mA和6.4mA。
射頻功耗是物聯(lián)網(wǎng)芯片的用電大戶。而ZigBee的低功耗設(shè)備如果只發(fā)消息不收消息,功耗可以做到更低,因為ZigBee的物理連接更自由,不需要維持常連接,即使沒有持續(xù)不斷的握手信號也不會導(dǎo)致設(shè)備斷開。因此在設(shè)計ZigBee低功耗設(shè)備時可以采取只在有需要的情況下才通信,把有限的電能資源全部花費在刀刃上。
可維護(hù)性
ZigBee組網(wǎng)是一種靜態(tài)常連接的方式。設(shè)備一旦組好網(wǎng)后不會輕易斷開,即使設(shè)備關(guān)機了下次開機還在網(wǎng)絡(luò)中,不需要重新設(shè)置。如果組好網(wǎng)的設(shè)備需要改變組網(wǎng)狀態(tài),要么需要進(jìn)行退網(wǎng)操作,要么強制恢復(fù)出廠,而且前者的行為會被網(wǎng)關(guān)記錄下來。
另外ZigBee是Mesh網(wǎng)絡(luò),設(shè)備和設(shè)備之間可以繞開網(wǎng)關(guān)直接通信,比如ZigBee遙控器直接控制窗簾,ZigBee開關(guān)直接控制燈,都不需要經(jīng)過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)發(fā),而且這種連接關(guān)系也可以一直維持。因此ZigBee很適合一些無人值守或者禁止使用智能手機的場所,例如機房的溫控系統(tǒng),中小學(xué)的智慧教室系統(tǒng),工廠流水線的智能管理設(shè)備。
Matter能否取代ZigBee呢?
在ZigBee的ZCL上衍生出了Matter,而且Matter也有ZigBee聯(lián)盟為期站臺,那么Matter能否取代ZigBee?答案是不能。
首先,Matter表面看是打通了WIFI和低功耗設(shè)備的連接,但是Matter需要一個IEEE802.15.4和IEEE802.11的橋接設(shè)備,即“邊緣網(wǎng)關(guān)”,因此Matter還是需要依賴網(wǎng)關(guān)。
其次,Matter設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)時,需要在設(shè)備端進(jìn)行人機交互,因此很多Matter芯片都是ZigBee和BLE雙模芯片,接入時使用BLE來設(shè)置,接入后切換到與ZigBee相同的IEEE802.15.4模式上。
另外,Matter基于IPv6,因此協(xié)議棧對芯片的資源消耗比ZigBee大得多,雖然芯片可以通過數(shù)量來降低成本,但是軟件開發(fā)成本和軟件維護(hù)成本Matter也高于ZigBee。
其實Matter并不是為了取代ZigBee,而是為了和ZigBee互補。目前Matter只出來的1.0版本,遠(yuǎn)不及ZigBee 3.0成熟可靠。而且未來Matter會向下兼容ZigBee,由于Matter使用與ZigBee相同的IEEE802.15.4協(xié)議,而且Matter也是源于ZCL,未來可能會出現(xiàn)ZigBee和Matter的橋接設(shè)備。
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ZigBee
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