解读ZigBee3.0：如何实现智能家居的互联互通？

　　二个月前，极客公园一篇《为什么要装这么多 App 去控制我的“智能家电”》的文章在智能家居圈子引起了很大的反响，直击了智能家居行业不同厂家的产品不能互联互通的行业痛点。文章中写到智能家居行业中如此多的APP给用户造成很大的困扰。用户如果需要使用不同厂商生产的智能设备，必须购买不同厂商的智能家居网关设备和使用不同厂家的APP去控制智能设备，这极大的降低了用户购买和使用智能家居产品的热情。那么造成智能家居不能实现互联互通的根本原因是什么呢?那还得从智能家居产业链说起。

　　智能家居的产业链

　　智能家居产业链分为协议(或称标准)提供商、IC芯片厂家(通常也是软件协议栈提供商)、解决方案商、智能家居产品商。我们主要从智能家居产业链的源头协议说起。智能家居的主流协议主要分为Wi-Fi、ZigBee、Z-Wave。Wi-Fi协议主要由于高功率、组网相对复杂、节点少等原因不能够大规模应用于智能家居的设备中，但由于Wi-Fi高传输率的特性非常适合应用于智能摄像头等智能家居产品。所以Wi-Fi协议在智能家居中角色主要是作为补充协议存在。Z-Wave协议由于低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信、互通性高在欧洲得到了比较广泛的应用，Z-Wave的网关是可以控制不同厂家基于Z-Wave协议的设备，但是由于Z-Wave在频段在908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲)之间，这个区间的频段在中国属于工业频段，不能够民用，所以Z-Wave协议在国内计几乎没有应用。剩下的ZigBee协议凭借低功耗、网状组网、节点多、高安全性等属性成为在智能家居行业应用最广泛的协议。只可惜，ZigBee协议最大的问题是互通性不好，不同厂家虽然都是采用ZigBee协议，但是就是不能互相控制。原因也得从ZigBee的前世今生说起。

　　ZigBee的前世今生

　　ZigBee协议的诞生源于对工业物联网的需求。为了满足不同的应用背景，ZigBee联盟先后颁布ZigBee Home Automation (ZigBee HA)， ZigBee Light Link(ZigBee LL)， ZigBee Building Automation(ZigBee BA)， ZigBee Retail Services(ZigBee RS)， ZigBee Health Care(ZigBee HC)， ZigBee Telecommunication services(ZigBee TS) 等应用层协议来满足智能家居、智能照明、智能建筑、智能零售、智能健康、智能通信服务等领域。问题是这些应用层协议是独立不互通的。比如ORVIBO欧瑞博采用了标准的ZigBee HA协议的智能开关和飞利浦Philips采用标准的ZigBee LL的Hue智能灯泡是不能互相控制的。这里强调标准的ZigBee协议的原因是由于早期ZigBee版本由于标准化做的不好，给了厂商太多选择，很多厂商虽然采用了ZigBee HA的协议，但是终端的智能家居厂商根据自家的需求定制化了ZigBee HA，而非标准ZigBee协议，导致不同厂家产品还是不能互联互通。也有点类似于Android，不同手机厂商都是采用Android系统，但是都进行了大量的定制化，导致最后的手机系统也是千差万别。ZigBee联盟对于ZigBee HA的标准化问题也是伤透了脑筋，为此，还专门组织一批组织机构做ZigBee HA认证，比如最新的ZigBee HA1.2认证，只要经过ZigBee HA1.2认证的产品就能够实现互联互通。实验证明，采用标准ZigBee HA1.2的产品是可以互联互通的，笔者亲测过Smartthings的网关可以控制ORVIBO欧瑞博的智能开关，ORVIBO欧瑞博的网关也可以控制GE的智能灯泡。看到这里，我们大概可以了解到智能家居不能互联互通的根本原因是应用智能家居最广泛的ZigBee协议有很多应用层协议，不同的应用层协议彼此是独立不互通的;另外即使采用相同的应用层协议，也有可能由于应用协议标准化的问题导致设备不兼容。可以说，ZigBee之前仅仅解决了智能设备的连接问题，但是没有解决智能设备的互联互通的问题。

　　ZigBee3.0 来了

　　终于，ZigBee3.0来了，来解决智能家居互联互通了!今年5月初，ZigBee联盟联手ZigBee联盟中国组成员在上海亚洲消费电子展(CES Asia)举办新闻发布会暨剪彩仪式，正式向亚洲市场推出了ZigBee3.0!IC厂商TI、NXP、GreenPeak、Atmel，解决方案商ORVIBO欧瑞博、顺舟智能科技，智能家居厂商飞利浦、美的等主要智能家居上下游玩家均参加了新闻发布会。ZigBee联盟推出ZigBee3.0主要的任务就是为了统一ZigBee Home Automation (ZigBee HA)， ZigBee Light Link(ZigBee LL)， ZigBee Building Automation(ZigBee BA)， ZigBee Retail Services(ZigBee RS)， ZigBee Health Care(ZigBee HC)， ZigBee Telecommunication services(ZigBee TS)等应用层协议，解决了不同应用层协议之间的互联互通问题，比如ORVIBO欧瑞博采用ZigBee HA3.0的智能开关可以和Philips Hue智能灯泡互联互通，用户只要购买任意一个经过ZigBee3.0的网关就可以控制不同厂家基于ZigBee3.0的智能设备。ZigBee3.0统一了采用不同应用层协议的ZigBee设备的发现、加入和组网方式，使得ZigBee设备的组网更便捷、更统一。另外，ZigBee3.0也进一步加强了ZigBee网路的安全性。稍显遗憾的是，ZigBee3.0并没有统一ZigBee Smart Energy 应用层协议。ZigBee应用层协议用于读取电表的电量数据，比如应用了ZigBee Smart Energy的智能家庭可以知道每个家庭每月，每个星期、甚至每天的电量数据，物业管理公司和电力公司可以实时知道每个家庭的电量消耗以便收取电费。ZigBee联盟也推出了ZigBee3.0认证来规范各个厂商使用标准的ZigBee3.0协议，以保证基于ZigBee3.0设备的互通性。

　　智能家居上下游产业链怎么看待ZigBee3.0

　　智能家居上下游产业链非常欢迎ZigBee3.0的推出。TI、NXP等IC厂商表示将在2016年的Q3、Q4推出基于ZigBee3.0的芯片解决方式。国内知名智能家居厂商ORVIBO欧瑞博也表示会及时跟进ZigBee3.0，将会第一时间推出基于ZigBee3.0的智能家居产品。国际智能家居巨头Philips也表示会尽快推出 ZigBee3.0的智能灯泡等产品。在ORVIBO欧瑞博研发总监谭荣港看来，ZigBee3.0还是来的晚了一些。谭荣港对笔者表示：“智能家居不能互联互通的问题已经严重影响了智能家居的普及速度。ZigBee3.0的构想已经提了一年多，今年终于正式推出。ORVIBO欧瑞博会第一时间推出了基于标准的ZigBee3.0的智能家居产品，保证与其他厂商产品的互联互通。ZigBee3.0已经在ZigBee协议层面解决了互联互通的问题，但是在和其他协议的互联互通还要继续努力。”

　　ZigBee3.0解决了智能家居领域应用最主流协议ZigBee不同应用层协议互联互通的问题，也进一步标准化了ZigBee协议，向智能家居的互联互通迈出了一大步。可以推测到一两年后，大部分ZigBee阵营的智能家居产品可以互联互通，用户只需要用一个ZigBee网关和一个APP，就可以控制所有基于ZigBee的智能家居产品。相信到那时，智能家居可以更好的落地和普及。那么ZigBee3.0能彻底解决智能家居互联互通的问题?目前还有难度。跨协议互联互通的问题还没有解决，这就需要不同的协议(或称标准)提供商继续在底层协议合作和妥协，这个合作和妥协的过程可能会比较艰难。目前最好的解决方案可能就是智能家居厂商的网关设备支持多协议标准，做统一的UI交互。