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Thread切入家用物聯網的優勢探討
既生ZigBee,何生Thread?

【作者: 陸向陽】   2014年09月01日 星期一

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物聯網議題持續熱燒,除原有以AllJoyn開放原碼專案(Qualcomm於2011年提出)為基礎所發展成的AllSeen聯盟(2013年底)外,7月8日Intel也與Samsung、Dell、Broadcom、Atmel、Wind River(2009年由Intel收購,但仍獨立運作)等6家業者共組開放互連聯盟(Open Interconnect Consortium;OIC),且在共組前的7月1日,Microsoft宣佈加入AllSeen聯盟。


但7月15日Nest Labs(已由Google收購)提出Thread技術,同樣訴求物聯網應用(特別是家庭應用),並有ARM、Big Ass Fans、Samsung、Freescale、Silicon Labs、Yale等業者加入,預計2015年第2季才開放新會員加入。


由於2則消息過近,一些新聞報導未說明技術細節,認為AllSeen、OIC、Thread等三者具混淆性,事實上AllSeen與OIC確實定位相近,但Thread則與AllSeen、OIC沒有衝突。


AllSeen與OIC均在訂立一個互通性的框架,遵循此框架可讓應用程式、作業系統、通訊技術與協定、硬體裝置等各層次互通,避免不相容的問題及重複開發的浪費等。OIC與AllSeen相同,也將採開放原碼方式發展,但OIC有意推行認證測試,但細節尚未公佈。


OIC由於剛成立,因此僅6家業者會員(Board董事級會員),AllSeen則在9家Premier主席級會員外,尚有49家Community社群級會員、5家Sponsored贊助級會員。且AllSeen官網已有許多程式碼、開發套件可下載,OIC尚無。


而Thread技術方面,Thread是一種新的物聯網無線網路,與Wi-Fi、Bluetooth等屬相同層次,相對的,AllSeen與OIC追求廣泛支援各種網路技術,不僅支援Wi-Fi、Bluetooth,也支援ZigBee、Z-Wave、ANT+等。


Thread的切入點?

為何Nest Labs認為Thread有機會呢?筆者初步評判的答案是:Wi-Fi太耗電、Bluetooth尚未到位、Z-Wave太封閉、ZigBee太發散,因而有Thread登場的空間。


以數位家庭的物聯網情境而言,Wi-Fi確實較Bluetooth、ZigBee耗電,Wi-Fi追求高速傳輸(Mbps級、Gbps級),但物聯網多只要kbps等級的傳輸率,且希望電池能撐愈久愈好,特別是Nest Labs是賣智慧型煙霧感測器,感測器得靠電池維持運作,而百餘、數百天即需換一次電池。


至於Bluetooth,Bluetooth SIG雖宣稱Bluetooth 4.1支援物聯網(開始支援Mesh拓樸),包留一個L2CAP的專屬通道可供實現IPv6,但具體實現方式尚未訂定,且估Nest Labs有規避Bluetooth相關技術費用(授權、測試認證等)的想法,因而搶先推行Thread。


至於Z-Wave技術雖也是聯盟型態,但晶片供應商僅Zensys(2008年由Sigma Designs收購)一家,不似Bluetooth晶片可選擇Nordic、TI,或ZigBee可選擇Ember/Silicon Labs、TI/Chipcon、NXP/Jennic等。相對的,Thread一起頭就宣佈支持IPv6(IPv6 over Wireless Personal Area Network, 6LoWPAN),追求與ZigBee、Bluetooth一樣的省電性。


整體比較結果,Thread技術與ZigBee技術最相近,然已有ZigBee為何還需要Thread?估在於ZigBee的支援面太廣,ZigBee在網路層就分成ZigBee/ZigBee PRO、RF4CE、ZigBee IP等三大類,在三大類之上又有10種以上的應用型態(Application Profile),雖已有偏智慧家庭層面的應用型態,如ZHA(ZigBee Home Automation)、ZLL(ZigBee Light Link)、ZRC(ZigBee Remote Control),但也要兼顧產業用、零售用等發展,家用物聯網恐難全心投入。


鎖定家用物聯網

事實上現有ZigBee晶片業者對Thread也抱支持態度,如Freescale、Silicon Labs等,均是Thread的首波支持成員,而尚未加入的NXP、Atmel也在現有ZigBee晶片產品外,也已透漏將推出Thread相容晶片,估是以ZigBee晶片升級而成,甚至在底層技術方面(如無線射頻)可完全沿用,只要更新已出貨系統的韌體或軟體即可支援Thread。


也因為是設定家庭使用,因此Thread只要能支援200多個裝置(節點)即可,ZigBee的多數家用情境也在255個(8-bit)裝置內,ZigBee PRO的65,536個(16-bit)裝置多屬產業應用,如極長運輸路徑的油管壓力監控,智慧電網(Smart Grid)的大面積用電情形監控等。Z-Wave同樣屬家用訴求,最多僅支援236個裝置。


因此,從種種層面看,Thread比較類似家用物聯網需求的升級版ZigBee,是以ZigBee為基礎擴展延伸,並與Bluetooth、Z-Wave、Wi-Fi競爭。無論Thread能否成功,都將促使整體家用物聯網市場更快發展,至少也能逼迫其他角逐的技術儘快跟進提升。


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