無線通訊協議是智能家居領域的關鍵技術，是連接設備、實現信息傳輸的通道，是實現智能產品之間互聯互通互控與協同的“橋梁”。不過，目前智能家居市場標準未定，多種無線協議并存，主要的通訊協議有WiFi、Zigbee、藍牙、Z-wave、Thread、MacBee、2.4G、RF射頻等。無線通信技術這么多，是否需要一個統一的標準？未來誰主沉浮？
無線通信技術群雄割據 新生代MacBee、Zlink登場
當前智能家居領域中各種無線通訊協議，無論是安全性、穩定性，還是流暢性、設備承載能力等方面，各有優勢和缺點。
銀河風云董事長兼MacBee技術聯盟理事長曾雨在第三屆中國IOT大會上指出，每一種協議的興起都是因為滿足了某種場景的需要。如果一種協議可以滿足物聯網所有需求，那么根本不會誕生其它協議。事實上，每一種協議都會有各自最為擅長的場景。“藍牙是為耳機而生，WiFi是為手機、筆記本電腦而生，ZigBee是為M2M而生，MacBee為家庭物聯網而生。”曾雨表示，物聯網落地到智慧家庭，有很多協議，其中最成功的是WiFi。WiFi早已遍布家庭，但是WiFi已經被大多數家庭驗證過，連接的物品數量一多，連接的穩定性就備受考驗，而且WiFi的穿透性也是個問題。ZigBee雖然涉足的企業多，國內市場上的智能家居產品很多也都是ZigBee協議，然而他們彼此之間不能對話。通俗點說，就是說它們都講中國話，但講的是方言，而且不能使用智能手機直接控制，需要通過額外網關。而基于Z-Wave協議的產品是少之又少，而且是否能互聯互通還是一個問題。
曾雨認為，做物聯網要極精極簡、安全可靠。他表示，幾年前銀河風云就朝這個目標推進。
MacBee技術是一種超低功耗微蜂窩無線物聯網通信協議，從云端到應用到連接全球統一標準，采用了多協議兼容的自組網雙向聯動技術框架，服務架構具備全球化、實時性、高可靠、高效率的特點，而且具有超高性價比。“MacBee強在最后一百米，連接穩定，響應快速，并且功耗低、性價比高，適合各種場景。實質上，MacBee的核心是依賴和利用已經存在的技術設施。把復雜的事情交給身邊已有的技術設施，比如局域網或因特網。”據曾雨介紹，目前MacBee芯片銷量已經突破30w，并且還在增長，預計17年落地后會產生1千萬到2千萬連接。
深圳市智安物聯科技有限公司（以下簡稱“智安物聯”），目前也在研發一個自由的2.4G自組網的協議棧ZNlink，類似Zigbee，同樣具有自組網、節點轉發、連接自愈、分組控制，數據加密等優勢。“ZNlink是專門針對智能家居設備而進行了優化，具有成本很低，距離更長，連接穩定，靈活設計等優點。目前已經大量應用于照明、家庭傳感器等領域。” 智安物聯總經理黃小良說，“我們期待我們的產品能夠成為百花齊放中的一朵鮮花。”
深圳市智安物聯科技有限公司總經理 黃小良
目前，為了爭奪潛力無限的智能家居市場，國內外廠商都在發力。智能家居領域的各種無線通訊協議也越來越多，不少公司都有各自的通信協議。至于誰家的協議更安全、穩定，信息傳輸更智能，還是要靠市場來檢驗。
統一標準沒必要？應用層和云端連接標準是互通突破口
在業界看來，智能家居無法真正落地的一大原因便是標準不統一。那么，這么多的無線通信技術標準是否需要一個統一的標準？未來誰會占據市場主導地位？
“智能家居無法落地的原因并不是因為標準不統一，而主要是目前成本太高，用戶體驗不夠，無法形成剛需。”黃小良直言，在眾多的無線標準中，并不看好ZigBee這樣的完整標準。“ZigBee把OSI協議架構的第一層到第七層都定義好，想做到硬件產品上完全互聯互通，想法很好，但實行很難。另外，這樣的協議也不夠靈活，很龐大，成本也難以下降。 而且未來wifi、藍牙及其他無線技術也會具有Zigbee自組網的特性。”
黃小良比較看好Wi-Fi后期的AH標準，以及藍牙5.0標準。“因為這2個技術標準既解決了通用性問題，又具有近距離自組網的優勢。”他表示，現在幾個常見的無線標準都不是特別實用，只是解決了一個家庭不需要很多個網關的問題，還是沒有解決設備互聯互通的問題，即便是現在的WiFi標準設備，也不能互聯互通，因為還有應用層的協議。
在黃小良看來，產品的互通最終還是應該靠云端或者其他應用層標準去解決。他指出，現在很多產品設計都不是一個獨立網關，一些常見的設備也會集成自有體系的網關，如Nest的溫控器也有可能加網關，可以連接很多設備，亞馬遜的Echo智能音箱，除了本身的音樂，聲控操作，也是內置的網關，包括現在很多國內的攝像頭也內置了網關，可以連接一些傳感設備起到智能安防的作用。這些無線設備可以通過這些帶有網關功能的產品接入互聯網。“因此，家庭多‘網關’的現狀是可以共存的。智能家居無線標準各有各的優勢，可以‘百花齊放’，關鍵是滿足用不同產品屬性需求，實用、夠用、高性價比就好了。”
“智能家居的無線通訊協議很難形成統一的標準，因為利益牽涉面太廣，而且也沒有必要。” 黃小良表示，“更重要的是應該推動智慧家庭行業的生態，標準的推動需要一些大的平臺公司做好規劃，如類似華為騰訊等這種級別的公司做好連接平臺，從底層硬件標準和云端連接標準二個角度去做到互聯互通。”
銀河風云對外戰略合作總監凌華表示，當今物聯網通信協議的形式如同當年互聯網的各個門戶網站角逐較量，都希望分得一塊大蛋糕，這對行業來說并不是壞事。至于哪種無線通信技術會成為主流，或其中某些技術會不會被取代，最終由市場說了算，最終市場會淘汰沒有競爭力的技術。
深圳市銀河風云網絡系統股份有限公司對外合作戰略部總監 凌華
“每種技術都有他DNA，MacBee的基因就是為物聯網而生的通信技術。”凌華稱，MacBee從12年開始從需收集起草14年發布1.0版本，15年芯片流片并正式推廣應用，到2016年上半年MacBee技術聯盟正式成立，整個過程一步一個腳印，銀河風云投入了巨大的人力財力才有今天的技術成果。目前，MacBee技術已經完全滿足智能家居系統的應用需要，銀河風云的智能家居系統除視頻傳輸使用WiFi外，其他所有智能家居設備全部使用MacBee的無線雙向組網技術，包括照明、電工、安防、窗簾、門鎖、家電、傳感器等各類應用。“MacBee的低功耗和超低功耗二個大類模組下面，根據行業應用需要細分了十幾種模組滿足行業的應用需求，總之，MacBee已經可以完全勝任組建智能家居系統的需要。”
多模SoC是芯片廠商研發方向
物聯網通信技術這么多，這無疑給芯片商、模塊供應商和終端設備廠商帶來了一個難題。如何在眾多技術中挑最合適的技術？挑中的技術怎么和其它技術進行連接？那么，對于芯片廠商來說，集成多種協議的SoC是否是一大趨勢？從終端廠商的角度來說，他們傾向于選擇單模方案還是多模方案？
“目前從我們應用的客戶來說，一般廠商生產出一套產品，在能滿足應用需要的情況下并不會考慮多模重復投入。”凌華稱，硬件制造不像軟件，一般在制造過程增加10元的成本流通到用戶手上可能就增加了100元的購買成本。他舉例稱，以照明行業應用來說，這是一個竟爭非常激烈的行業，制造成本基本是按分來算，任合一個環節的成本都需要精算，像通信模塊這種大部件，目前一些無線模塊（如WiFi、ZigBee、藍牙、Z-wave）的成本可能都大于原來他們的照明驅動電源的總成本，這個壓力非常大。而銀河風云可提供高性價比的MacBee模塊及配套的智能云瑞方案，目前已經得到了許多照明企業的認同。
黃小良也表達了同樣的觀點，他認為集成多個無線協議的無線模塊或SoC只是無故增加產品成本而已，沒有必要。“作為終端廠家，只需要根據自身產品的特點，設計出實用、夠用的產品就好了。實際上，除了滿足功能，且性能穩定外，成本也是非常重要的因素。”他同樣舉了照明的例子稱，如一些客戶做無極調光燈泡，本身物料成本也大概3~4美金，沒有理由花費在無線連接上的成本高過燈泡本身。因為燈泡的主要功能是發光，物聯只是錦上添花。不過，這并不具有普遍性，那些定位高端的差異化產品除外。
實際上，由于無線通訊協議眾多，對于硬件設計者來說，跟隨哪一個標準成為關鍵。不過，對于芯片廠商來說，多模依然是其研發方向。“對于硬件設計者來說 ，怎么用最低的成本最快速讓你的產品適應現在市場上已經存在的標準，成為一個關鍵。”在第三屆中國IOT大會上，Silicon Labs無線產品銷售經理劉俊如是說。
- Silicon Labs無線產品銷售經理 劉俊*
具體來看，物聯網設備的基本要求包括如下幾個方面：一是可以簡單配備；二是可以遠程訪問，也可以本地控制；三是可以滿足不同的無線需求，在無法改變存在多個無線協議和多個無線連接的情況下，盡量去適應更多的生態系統；四是基于標準生態系統的互操作性；五是維持專有或舊有系統的互操作性，對原有系統的兼容，這也是對現有設備的兼容；六是電池壽命，即低功耗一定是未來物聯網最基本的需求；七是，在復雜的連接需求下還要保持低成本的市場競爭優勢。
基于以上幾點要求，在大約四年前，SiliconLabs就在投入多模芯片的研發。目前，已經推出多協議片上系統（SoC）Wireless Gecko產品系列，Wireless Gecko SoC提供了業內最全面的協議組合，支持用于網狀網絡的ZigBee和Thread協議棧，以及點對點連接的Bluetooth Smart和Sub-GHz私有協議。
根據應用場景，SiliconLabs定義了如下多協議模式：一是可編程模式，二是可切換，三是動態多協議，四是并存模式。劉俊進一步解釋稱，可編程模式，即在簡化的供應鏈上，在一個版上支持多種協議中的一個，就是說硬件設計可以通過編程的方式，讓它只是藍牙設備或ZigBee設備等單一的狀況。可切換模式，即設備在BLE模式下調試，然后轉換到其他網絡下（ZigBee或Thread），兩個協議可以切換。并發模式，即網關上同時支持ZigBee、藍牙、Thread和sub-GHz私有協議。“我們叫Concurrent模式，最終極目標是實現多頻點，即wifi、藍牙、ZigBee、Thread四個協議同時在網。這是我們與高通、華為等正在做的事情。”
對于動態多協議模式，劉俊舉例稱，比如接近智能門鎖，智能手機從門鎖取得一組藍牙信標，應用程序通過藍牙LE連接到門鎖，并發送指令開鎖。當用戶晚上在家時， 可使用Thread家居控制器鎖上門。再比如，智能家居的家庭安防系統，可使用專有sub-GHz無線協議的家庭安全系統，也可以使用智能手機的藍牙裝置對該地區設備進行某種維護。
“很多時候，客戶需要在不增加成本的情況下，做到既支持藍牙Beacon，又支持ZigBee控制的應用場景。我們用單一的解決方案去解決客戶多種復合的需求。”劉俊稱，智能家居歸根到底尋求的是安全感，所以，2016年智能門鎖成為爆發點。現在市面上的門鎖大多是基于藍牙連接，但未來門鎖也會有互動，比如打開門時燈就會亮，這就需要與原來的智能燈泡做一個聯動。但現在藍牙燈泡還沒辦法做開源的切換，所以可能會連入更大的網絡，比如ZigBee網絡。“這是很多客戶正在尋求的一個方案，既支持ZigBee，又支持藍牙的門鎖，而且不希望增加成本，不希望有兩根天線，不希望有兩個MCU。”
劉俊指出，多協議需求帶來的一個變革就是需要操作系統。因此，Silicon Labs收購了在業界領先的物聯網（IoT）實時操作系統（RTOS）軟件供應商Micrium。“原來單線程的方式沒辦法做到更多協議棧處理，所以合并進來，以做到多協議、多頻點。” 劉俊直言，這不管對客戶還是半導體廠商來說，都有挑戰。一方面，對于開發者來說，由于任務的管理，必須對操作系統比較了解，但這是必須經歷的一個過程。另一方面，在動態多協議演進過程中，有更多架構在不斷演進，大家普遍認為會基于RTOS，把各種協議放在基于這個OS來進行管理。這對半導體公司來說，有了OS，怎么保持低功耗，怎么讓各個協議更好合作，怎么讓這個軟件更小，都是挑戰。“作為芯片供應商、協議棧供應商，甚至操作系統solution提供商，Silicon Labs嘗試給客戶一個完整的解決方案，讓客戶只需關心應用層，不用去關心底層操作系統和無線協議棧。”
劉俊認為，物聯網設備需要多協議解決方案，消費者和產品制造商正推動創新應用案例。而軟件架構是多協議的關鍵因素。“你可以通過硬件載體給客戶提供更多的服務，但改善用戶體驗的關鍵在于軟件。目前，硬件已經準備好，關鍵是讓硬件給客戶帶來附加值。軟件將是未來的一個重點。”
5G商用是否會打破標準隔閡？
雖然在大家看來，智能家居不需要統一的無線通信標準，必定是百花齊放的狀態。不過，被認為是實現萬物互聯最核心通信方式的5G，如果在2020年商用，會打破標準隔閡，加速智能家居落地嗎？
從技術角度看，5G支持大規模數據連接，具備了高帶寬、高速和低時延等各種優點。凌華表示，5G作為下一代的大帶寬數據傳輸技術，速度雖然比WiFi快，那也不能取代WiFi技術。他認為，5G商用程度最終取決于運營商，其它低功耗低帶寬低成本近距離的無線通信技術的應用與5G并不相沖突。但5G模塊應用到物聯網的每一個傳感設備則會大材小用。
黃小良直言，5G相當于把路修寬了點，通信更加及時（時延降低），但只解決了接入端的問題，還需要后臺服務端承接起來，才能發揮最大的能效。不可否認，5G肯定有助于家居產品的發展，但加速落地還需要時間沉淀，短時間內難見成效。他表示，更看好NB-IOT等低功耗廣域網（LPWAN）這類的無線技術標準。“一旦成本降低普及起來，那將是真正的萬物互聯時代，這也是現在三大運營商必爭的重要陣地。”他舉例稱，如家里的水電氣表通過物聯網直接報送到相應的運營公司， 工廠設備的運行狀態也可以及時上報給生產廠家，便于維護等。這些方便實用的應用場景非常多。
不過，也有業內人士指出，雖然5G會成為未來的核心網，而且也是物聯網大規模普及的關鍵技術，但只是4G的延伸而已，而不是一項革命性的技術，即便沒有5G，物聯網照樣存在。他表示，5G商用后的主戰場依然是移動互聯網，而不是物聯網。因為在幾百億的物聯網設備中，對帶寬以及數據流量的應用場景只是很少的一部分。5G只是物聯網廣泛網絡集合的一部分。
