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Thread切入家用物联网的优势探讨
既生ZigBee,何生Thread?

【作者: 陸向陽】2014年09月01日 星期一

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物联网议题持续热烧,除原有以AllJoyn开放原码项目(Qualcomm于2011年提出)为基础所发展成的AllSeen联盟(2013年底)外,7月8日Intel也与Samsung、Dell、Broadcom、Atmel、Wind River(2009年由Intel收购,但仍独立运作)等6家业者共组开放互连联盟(Open Interconnect Consortium;OIC),且在共组前的7月1日,Microsoft宣布加入AllSeen联盟。


但7月15日Nest Labs(已由Google收购)提出Thread技术,同样诉求物联网应用(特别是家庭应用),并有ARM、Big Ass Fans、Samsung、Freescale、Silicon Labs、Yale等业者加入,预计2015年第2季才开放新会员加入。


由于2则消息过近,一些新闻报导未说明技术细节,认为AllSeen、OIC、Thread等三者具混淆性,事实上AllSeen与OIC确实定位相近,但Thread则与AllSeen、OIC没有冲突。


AllSeen与OIC均在订立一个互操作性的框架,遵循此框架可让应用程序、操作系统、通讯技术与协议、硬件装置等各层次互通,避免不兼容的问题及重复开发的浪费等。OIC与AllSeen相同,也将采开放原码方式发展,但OIC有意推行认证测试,但细节尚未公布。


OIC由于刚成立,因此仅6家业者会员(Board董事级会员),AllSeen则在9家Premier主席级会员外,尚有49家Community社群级会员、5家Sponsored赞助级会员。且AllSeen官网已有许多程序代码、开发工具包可下载,OIC尚无。


而Thread技术方面,Thread是一种新的物联网无线网络,与Wi-Fi、Bluetooth等属相同层次,相对的,AllSeen与OIC追求广泛支持各种网络技术,不仅支持Wi-Fi、Bluetooth,也支持ZigBee、Z-Wave、ANT+等。


Thread的切入点?

为何Nest Labs认为Thread有机会呢?笔者初步评判的答案是:Wi-Fi太耗电、Bluetooth尚未到位、Z-Wave太封闭、ZigBee太发散,因而有Thread登场的空间。


以数字家庭的物联网情境而言,Wi-Fi确实较Bluetooth、ZigBee耗电,Wi-Fi追求高速传输(Mbps级、Gbps级),但物联网多只要kbps等级的传输率,且希望电池能撑愈久愈好,特别是Nest Labs是卖智能型烟雾传感器,传感器得靠电池维持运作,而百余、数百天即需换一次电池。


至于Bluetooth,Bluetooth SIG虽宣称Bluetooth 4.1支持物联网(开始支持Mesh拓朴),包留一个L2CAP的专属信道可供实现IPv6,但具体实现方式尚未订定,且估Nest Labs有规避Bluetooth相关技术费用(授权、测试认证等)的想法,因而抢先推行Thread。


至于Z-Wave技术虽也是联盟型态,但芯片供货商仅Zensys(2008年由Sigma Designs收购)一家,不似Bluetooth芯片可选择Nordic、TI,或ZigBee可选择Ember/Silicon Labs、TI/Chipcon、NXP/Jennic等。相对的,Thread一起头就宣布支持IPv6(IPv6 over Wireless Personal Area Network, 6LoWPAN),追求与ZigBee、Bluetooth一样的省电性。


整体比较结果,Thread技术与ZigBee技术最相近,然已有ZigBee为何还需要Thread?估在于ZigBee的支持面太广,ZigBee在网络层就分成ZigBee/ZigBee PRO、RF4CE、ZigBee IP等三大类,在三大类之上又有10种以上的应用型态(Application Profile),虽已有偏智能家庭层面的应用型态,如ZHA(ZigBee Home Automation)、ZLL(ZigBee Light Link)、ZRC(ZigBee Remote Control),但也要兼顾产业用、零售用等发展,家用物联网恐难全心投入。


锁定家用物联网

事实上现有ZigBee芯片业者对Thread也抱支持态度,如Freescale、Silicon Labs等,均是Thread的首波支持成员,而尚未加入的NXP、Atmel也在现有ZigBee芯片产品外,也已透漏将推出Thread兼容芯片,估是以ZigBee芯片升级而成,甚至在底层技术方面(如无线射频)可完全沿用,只要更新已出货系统的韧体或软件即可支持Thread。


也因为是设定家庭使用,因此Thread只要能支持200多个装置(节点)即可,ZigBee的多数家用情境也在255个(8-bit)装置内,ZigBee PRO的65,536个(16-bit)装置多属产业应用,如极长运输路径的油管压力监控,智能电网(Smart Grid)的大面积用电情形监控等。Z-Wave同样属家用诉求,最多仅支持236个装置。


因此,从种种层面看,Thread比较类似家用物联网需求的升级版ZigBee,是以ZigBee为基础扩展延伸,并与Bluetooth、Z-Wave、Wi-Fi竞争。无论Thread能否成功,都将促使整体家用物联网市场更快发展,至少也能逼迫其他角逐的技术尽快跟进提升。


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