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Z-Wave/Wi-Fi/蓝牙齐卡位 智能家居网状网络热度满点

字号+ 作者:廖专崇/卢佳柔/吴栢妤 来源:2cm 2018-07-17 12:18

在众多联网应用中,智能家居是备受瞩目的应用领域之一,而室内短距无线通信显然就是最重要的网络基础架构,其中网状网络更是发展的关键,Z-Wave、WiFi、Bluetooth皆投入网状网络的发展,抢占智能家居联网的关键战略地位。


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文.廖专崇/卢佳柔/吴栢妤
 
在众多联网应用中,智能家居是备受瞩目的应用领域之一,而室内短距无线通信显然就是最重要的网络基础架构,其中网状网络(Mesh Network)更是发展的关键,Z-Wave、WiFi、Bluetooth皆投入网状网络的发展,抢占智能家居联网的关键战略地位。
 
物联网概念发酵,谈论已久的智能家居应用首先受惠,而室内短距无线通信显然就是最重要的网络基础架构,其中网状网络(Mesh Network)更是发展的关键,包括WiFi、Bluetooth、Zigbee、Thread、Z-Wave近期都致力发展Mesh解决方案,抢占智能家居联网的关键战略地位。
 
Z-Wave挥军家庭应用
 
智能家居联网战火再添一笔。Z-Wave挟带本身完全兼容所有Z-Wave相关产品的特性,积极布局智能家居市场,目前已有超过1亿个Z-Wave节点运行于市面上,而韩国将是Z-Wave第一波主力战场。
 
Silicon Labs亚太区高级市场经理陈雄基谈到,Z-Wave在技术上主要提供包含软件、硬件模块与认证等。透过认证的方式,确保Z-Wave产品之间的兼容性,目前已有超过700多家制造商和服务厂商,提供超过2,400个通过Z-Wave认证产品。
 
陈雄基表示,该公司主要是透过内部开发与收购,打造完整家庭无线联网的产品系列。看好Z-Wave在智能家居的发展潜力,Silicon Labs日前以2.4亿美元的现金交易,完成收购Sigma Designs旗下Z-Wave事业部门,企图结合Z-Wave网状网络技术和可互操作的产品特性,加上Silicon Labs的多重协议专业知识,为数百万智能家居潜在客户提供广大的商机。
 
以亚太区来看,Silicon Labs应用工程经理黄钟翊分析,Z-Wave第一个成长最高的地区为韩国,现可看到韩国三大电信商,包含KT、SKT、LG+皆可支持Z-Wave相关应用,透过Z-Wave产品提供智能家居的服务;其次的Z-Wave热门市场为日本,在KDDI进入市场后,该公司现在正与许多日本电信商洽谈,不过受限于日本的国族民情(偏好使用本国产制的产品),发展步伐较韩国市场缓慢;第三,中国本身为内需非常庞大的市场,其在智能家居体系的生态也较杂乱,光是专属协议(Proprietary)就有上千种,基于此,Z-Wave布局中国市场须要耕耘的时间也就会更长。
 
黄钟翊透露,在台湾地区,该公司目前正与工研院和电信商进行一些智能家居的开发计划,例如灯控与家庭监控等应用。
 
Z-Wave无论是在产品的种类或数量皆高于其它家用的通讯协议。不过在技术上,Z-Wave必须要有一个Bridge做为Z-Wave装置之间沟通的桥梁,例如使用智能音箱的Alexa进行语音控制之前,需要有一个Bridge来串连智能音箱操作。相较于本身支持蓝牙或Wi-Fi的智慧音箱,需要增加一个Bridge做为Z-Wave沟通桥梁或许将增加一个额外的成本,但Z-Wave本身具备的完整生态圈、产品兼容性、安全性与多样化的产品特性,是推动Z-Wave发展的关键要素。
 
据了解,目前市场上仅有Silicon Labs能提供Z-Wave的芯片与模块。陈雄基表示,该公司主要是提供一个完整的解决方案,其内容包含芯片、软件与认证三大主轴。在芯片部分,目前大多数IC设计公司都是透过台积电(TSMC)代工,电路设计挑战相对而言是由晶圆厂来负担,但在软件与认证方面,则是IC供货商需要关注的地方,而这也是半导体产业跳脱出硬件思维,将重心放在软件设计与认证的重要观念。
 
Wi-Fi Mesh确保家庭联网质量
 
过去几十年间,联机技术的发展是基于沟通目的,并强调人与装置相连,而随着联网应用的兴起,未来人与社群、人与环境的相连都将成为联机技术发展重点,各界关注的不再只是技术的演进,更重要的是如何以联机技术为基础发展出更多元的应用。在联网应用越趋广泛的同时,如何确保信息安全也将成为重要的发展目标。
 
在众多联网应用中,智能家居是备受瞩目的应用领域之一,进入物联网与AI时代,要实现智能家居除了需要有良好的联网技术,还必须将人工智能(AI)、机器学习等技术导入装置中,提升人与物、物与物间的互动能力。最后,则必须透过严密的资安防护机制,确保系统不被入侵。
 
高通资深副总裁暨连接与网络部门总经理Rahul Patel表示,随着多媒体消费以及家庭联网的需求提升,使用者越来越注重家中的Wi-Fi联机质量,而Wi-Fi Mesh因能保障良好的联机质量,成为家庭联网的热门技术。Patel指出,现今北美路由器市场有42%的消费者使用Wi-Fi Mesh,而高通预期这股动能将会持续下去。
 
Wi-Fi Mesh最大的优势是其具备自我修复与自我保护的能力,在其中一个节点发生故障时,网状网络能将所需的负载转移至其他节点,进行动态自愈,确保联机质量不受影响。此外,网状网络拥有多个节点可以运用,且可以实现装置间的直接通讯,提升联网的扩充性与灵活性,以因应日趋多元的应用。Patel进一步指出,Wi-Fi Mesh无须再扩充硬设备,即可使用射频讯号来监控家中变化,如门窗是否被打开,或者家中的老人目前的活动状态,以提升居家安全。
 
因网状网络具备许多优势,有越来越多无线通信标准支持Mesh架构,如蓝牙技术。不过,Patel指出,蓝牙Mesh与Wi-Fi Mesh间并不存在竞争关系,反倒是相辅相成,过去全世界最大的蓝牙芯片供货商CSR目前就是Qualcomm的蓝牙部门,而高通许多产品也同时搭载这两种技术,以满足不同的应用需求。在照明、手机与周边装置等短距离的互联,即适合采用蓝牙Mesh技术来实现;而Wi-Fi Mesh则可用以实现较长距离与高传输速率的互联应用,如影片串流。
 
在家庭联网的架构方面,Patel认为,随着联网的需求越来越多元,边缘运算将成为未来的发展趋势。边缘运算能在终端设备进行数据处理,无须将所有数据都传送至云端,不但能降低数据遭窃取的风险,亦能解决云端架构负担过多运算产生的带宽壅塞及延迟等问题。Patel以智慧门铃为例说明,现今许多搭载摄影机的智能门铃采用云端平台进行影像串流,当有访客或其他异状时,系统会将讯息上传至云端,再透过云端发送通知至使用者的手机,然而过程中的延迟可能导致使用者接收到通知要做响应时,访客可能已经离去,因而无法达到实时性的互动。
 
蓝牙不缺席网状网络
 
谈到网状网络,目前最为市场熟悉的应该是蓝牙Mesh,Nordic台湾区业务经理陈俊志说明,蓝牙Mesh于2017年7月正式发表,蓝牙4.0以上版本即可运作,这一年以来许多芯片供货商都将蓝牙Mesh与Zigbee、Thread这两个智能家居短距无线连结控制技术结合,并推出解决方案,也有越来越多系统应用开发商投入,预计2019年就会有终端产品问世,市场也将逐步进入高速成长的阶段。
 
Nordic nRF52840 SoC通过蓝牙5(低功耗蓝牙)和Thread 1.1认证,同时支持蓝牙5和Thread。这项功能是利用该SoC组件的低功耗蓝牙和Thread“动态多协议”功能来实现,它同时支持Nordic的S140 v5迭构(低功耗蓝牙协议堆栈)和OpenThread RF协议堆栈,并与物联网平台Particle Mesh合作,协助开发人员利用运行Thread开源版本OpenThread的IEEE 802.15.4节点来快速建构Mesh网络。Particle Mesh包括Argon(支持Wi-Fi/Mesh/低功耗蓝牙)、Boron(支援LTE M1和NB1/Mesh/低功耗蓝牙)和Xenon(支援Mesh/低功耗蓝牙)三种物联网网关,可将低功率无线传感器Mesh网络连接到互联网。
 
由于室内/家庭的短距无线应用,会是混合的无线网络环境,多种无线技术共存应该还是短期内的常态,由于多个技术都是IEEE旗下的标准,是否可以出现跨标准的网状网络架构?或透过软件整合不同网络,应该是现阶段推动的重点。陈俊志认为,发展上应该会先从类似灯具的控制开始,再发展到装置的链接或讯号、数据的传输,建立一个顺畅的网络使用经验才是消费者真正在乎的。










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