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小米智慧家庭套裝為什麼選擇 ZigBee 協議?

在剛剛過去的 2015 年極客公園創新大會上,小米首次在非官方平臺上釋出了新款產品:小米智慧家庭套裝。

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小米智慧家庭套裝由多功能閘道器、人體感測器、門窗感測器和無線開關四個產品組成,它們有一個共同的特點就是均支援 Zigbee 協議。目前眾多智慧裝置都採用了 Wifi 和藍芽技術,小米為什麼看上了並不是很主流 ZigBee 協議呢?

蜜蜂的舞蹈

可能對於大部分人來說 ZigBee 協議有些陌生,ZigBee 是一個基於 IEEE802.15.4 標準(2.4 Ghz 頻段)的低功耗區域網協議,是一種短距離、低功耗的無線通訊技術。它也不是一個新鮮的產物了,早在 2004 年 Zigbee 聯盟就成立了。

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就像「Bluetooth」一樣,「ZigBee」這個名字的來源也非常有趣。

「ZigBee」來源於 ZigZag ,是一種蜜蜂的肢體語言。當蜜蜂新發現一片花叢後會用特殊「舞蹈」來告知同伴發現的食物種類及位置等資訊,是蜜蜂群體間一種簡單、高效的傳遞資訊方式,因此 ZigBee 也被成為「紫蜂協議」。

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ZigBee 的特點正如蜜蜂的「舞蹈」一樣:簡單高效。雖然 ZigBee 協議工作在 20~250 kbps 較低速率上,但足以應對智慧家居的低速傳輸需求。

與藍芽的點對點傳輸方式相比,ZigBee 協議的優勢在於自組網能力,最多支援 65000 個裝置組網;對於智慧家居來說,ZigBee 協議還有一個寶貴的優點就是它的安全性很高,至今全球尚未出現一起破解先例。

那麼為什麼 ZigBee 協議沒有普及呢?

ZigBee 沒有普及雖然與市場推廣不足有一定關係,但受智慧手機藍芽和 WiFi 的普及影響更大。試想一下,一部智慧手機只要裝上相應的 App 就能對智慧裝置進行控制,但如果使用的是 ZigBee 協議,就需要使用介面卡或連線控制中心才能使用。

隨著近兩年智慧家居的潘多拉魔盒被開啟,各類智慧家居產品經歷了從無到有的過程後,數量將會越來越多,Zigbee 協議才又重新走入了大眾的視野。

為什麼是 ZigBee?

在小米智慧家庭套裝中,除了多功能閘道器,其他三個產品都是靠內建電池供電的,可以持續使用 2 年以上。能達到這麼長的續航時間,肯定離不開低功耗的感測器和傳輸協議。

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有一個普遍的觀點是,凡是可以接入 220V 市電的智慧裝置,不需要考慮耗電問題,這時通過 WiFi 連線是最好的選擇。但對於體積小、安裝位置不固定的物聯網裝置來說,要想獲得長久的續航時間,使用 WiFi 自然是不可行的,而且 WiFi 技術在安全性方面也有所欠缺,這可能會成為懸在智慧家居頭上的一把達摩克利斯之劍。

雖然從藍芽 4.0 開始引入了低功耗藍芽(BLE)的技術,但藍芽也有很明顯的短板:連線裝置有限(理論上 7 個裝置),不能自組網。對於一般的智慧單品來說,藍芽足夠好了;但對於致力構建智慧家居生態鏈(大量智慧裝置同時工作)的小米來說,藍芽肯定是不夠的。

而剩下的似乎只有 ZigBee 和 Z-Wave 協議可以選擇了。

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雖然 Z-Wave 具有結構簡單,效能可靠的特點,但目前想獲得 Z-Wave 晶片的授權還比較困難,更為關鍵的是 Z-Wave 所用頻段(865.2MHz-956MHz)在我國是非民用的。所以對小米智慧家庭套裝來說,ZigBee 協議更適合國內使用的情況,選擇 ZigBee 協議一定是經過深思熟也是必然的結果。

事實上,小米在釋出 Yeelight 智慧燈時就開始探索 ZigBee 協議了。

Yeelight 智慧燈的普通版本(Blue)採用了藍芽連線方式,而小米路由器的定製版本(Sunflower)採用了 ZigBee 協議。同時因為小米路由器本身不支援 ZigBee 協議,所以定製版還配備了一個 USB 介面卡。

在小米智慧家庭套裝釋出後,這個 USB 介面卡就可以「下崗了」,多功能閘道器就可以將所有 ZigBee 裝置連線起來。ZigBee 協議對於小米來說,可以將未來搭載小米智慧模組的眾多裝置連線起來,通過智慧閘道器彙總到手機上,最終實現遠端控制和智慧操作。

不足與未來

不過 ZigBee 協議也存在一些不足,它雖然可以方便地組網但不能接入網際網路,在 ZigBee 網路中必須有一個類似路由器的角色。目前的解決方案增加一個能夠接入 WiFi 的控制中心,就像小米智慧家庭套裝中的多功能閘道器一樣,通過這種方式來打通物聯網和網際網路的世界。

當然在未來的智慧家居中,僅靠一種通訊技術是解決不了所有問題的,一定會需要將多種技術融合使用。ZigBee 協議的意義在於其低功耗和自組網的特點可以將分佈在家中的各類物聯網裝置連線起來,但不論是接入網際網路還是與手機的連線,仍需要其他通訊技術的幫助。

對了,Nest 與三星倡導的 Thread 聯盟宣佈向下相容 ZigBee 協議;ZigBee 聯盟也透露將在 2015 年公佈 ZigBee 3.0 標準,這些都讓我們對 ZigBee 協議多了一份期待。