继发布了zigbee 3.0的新标准后,zigbee alliance 日前在CES 2017展会中,再度大动作展示了名为dotdot的物联网(IoT)通用语言,可让智能对象得以在任何网络上共同作业。zigbee联盟与Thread Group成员也在场上首度演示通过Thread IP网络执行的dotdot装置,为智能家居、企业和小区中的智能网络创造和发展开放标准的新篇章,而这无疑也是zigbee抢占物联网主流无线技术的关键一步!

 

做为全球领先的zigbee无线协议SoC、模块和软件协议栈供应商,芯科科技(Silicon Labs)不断投入研发资源发展符合最新标准规范、高可靠度、低功耗的zigbee解决方案,并在2016年达成出货一亿颗zigbee PROSoC/模块的傲人里程碑。这不仅说明了Silicon Labs在zigbee市场上的领先地位,也代表著产品品质深受行业的肯定。随著出货一亿颗的小目标达阵,我们进一步针对zigbee市场和技术趋势,访问了Silicon Labs亚太区资深市场拓展经理陈雄基(DesmondChan)先生,分享他对物联网智能家居及网状网络标准设计未来发展的观点。请即刻观看完整文章。

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ZigBee标准与技术发展走向

 

zigbee联盟的核心价值主张是致力于所有物联网网络层的产品开发标准化,从较底层的定义产品如何连接,一直到举足轻重的应用层:确定产品能否互通,共同完成任务以及提供一致、令人满意、安全的用户体验。事实上,目前的物联网无线协议标准“各自为营”,如果没有复杂的通信“解译”方案,产品无法进行交互操作——这使得难以在智慧家居、智慧工作场所以及智慧城市领域加速创新,以及释放增长机会。

 

有鉴于此,zigbee联盟近期宣布了zigbee 3.0标准版本,将先前zigbee多个无线应用协议统一为单一标准,它对网络层和应用层独特的关注将让分散的物联网统一起来。它能实现众多智能设备之间的无缝互操作,使消费者和企业享受到创新产品和服务无缝协作所带来的高品质生活。更重要的是,zigbee联盟针对物联网装置的核心语言“应用层”,发布具有里程碑意义的可跨网协作IoT通用语言——dotdot。

 

事实上,大多数的物联网装置就算使用相同的无线技术,也未必使用相同的语言。其结果是使物联网沦为一些转换的拼凑作业,为开发人员增加了复杂性,而且限制用户牵就单一供货商系统。dotdot做为一项开放、成熟的IoT通用语言,拥有zigbee联盟约400多位强大的全球会员与多元供应链的支持,它的问世目的就在于为开发人员提供一个实现创新的共同平台,以及让用户能自由选择适合的产品。

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图说:zigbee联盟于CES 2017期间发布了最新的dotdot物联网通用语言。

 

近期,Silicon Labs成为正式取得zigbee 3.0芯片平台认证的首批半导体厂商,说明了其产品的可靠度,以及技术的相容性和可升级性。采用新平台的zigbee 3.0认证产品能与现有zigbee认证产品(也是全球安装数量最多的物联网产品)向后兼容。它们将使用相同的物联网语言互联互通——不仅相互之间互通,还能与早先已经部署于智慧家居、楼宇以及邻近网的数百万zigbee认证解决方案沟通交流。未来通过dotdot的通用语言,更将帮助IoT设备开发商快速实现可灵活互操作的各种智能产品。

 

全方位软硬件技术站稳ZigBee市场领先地位

 

Silicon Labs在2012年购并Ember,其为最早投入zigbee标准解决方案研发的供应商之一,从zigbee标准发布以来,就一直在全球市场居于领先地位。通过此次收购,Silicon Labs大幅地增进了zigbee技术的内外功。

 

Silicon Labs与Ember两家公司合并后,在既有的先进技术基础上投入更多的研发资源,不断强化zigbee软硬件设计并逐渐形成完整的生态系统解决方案,提供物联网行业包括SoC、模块、协议栈和参考设计的全方位支持。这些进展使得Silicon Labs在zigbee领域的知名度和技术光环更加突出,并在近几年取得巨大的产品出货成长。

 

Silicon Labs目前是zigbee联盟的最主要的贡献者之一,Silicon Labs软件工程副总裁Skip Ashton先生,现也兼任zigbee全球联盟的董事和zigbee架构审查委员会(zigbee Architecture Review Committee)的主席,竭力为zigbee标准在物联网行业的应用进行推广。

 

在上述稳健的市场与技术根基下,我们自2010年到2016年第三季,短短6年间就达成了“1亿颗”zigbeePRO SoC/模块的出货。这是一项非常令人骄傲的成就,说明Silicon Labs的解决方案广为市场接受,同时也让我们在物联网无线协助技术的大舞台更加亮眼,特别是在网状网络、低功耗、低资料率、数据监控方面的应用更是我们受到业界认可的强项。

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行业首创多协议,多波段SoC及模块

 

随著物联网推动了各种低功耗、基于网状网络拓扑的无线协议标准的快速发展,半导体供应商必须致力于提供一个具有高效能、高稳定性表现,且可无缝升级的解决方案,并协助客户搭建符合终端产品应用环境的网状网络架构。面向这样的需求,Silicon Labs提出了一个独特的数据包追踪接口(PTI, Packet Trace Interface),它可以支持Silicon Labs所有的zigbee PRO硬件平台,包括我们经典的EM35x系列和2016年推出行业首创的EFR32 Wireless Gecko无线SoC系列中的Mighty Gecko产品。

 

通过PTI和Simplicity StudioTM软件平台连上我们的zigbee平台,工程师将能进行深入、多样化的网络资料分析,并产出可视化的数据,包括OTA(Over the Air)和每一个联网装置的状态。基于Simplicity Studio中的Network Analyzer工具,我们帮助客户确保了zigbee硬件和协议栈的完善设计和测试,得以满足最高规格的网状网络性能要求。

 

我们在提供完整的zigbee软硬件平台上拥有丰富的经验,所有的平台都内建了高效能、节能型的32位MCU,以及zigbee协议栈,同时还具备了多种存储容量和外设的产品选项。举例来说,Silicon Labs业界首创的多协议、多波段EFR32MG Mighty Gecko无线SoC,其主要的计算核心为ARM Cortex M4 MCU(40MHz),并与我们先进的直接序列扩频(DSSS)无线电协作,仅需Sub-10mA Tx (0dBm)/Rx。这款SoC还可支持19.5dBm收发器输出功率,进而满足当前更高规格的物联网产品性能要求。

 

在资料安全性方面,Mighty Gecko也支持广泛的硬件加密技术,包括AES 128/256, SHA-1, SHA-2 (SHA-224及SHA-256),以及ECC等。基于先进的无线SoC平台,我们进一步扩展了预认证的无线模块产品线,提供了不同的尺寸、输出功率和GPIO 选项,所有的模块方案都已经通过预认证,得以保证优异的RF性能。

 

除了提供经联盟认证的zigbee协议堆栈外,我们也进一步提供预认证、且集成天线等RF器件的模块方案,能够大幅加速和简化客户的产品开发过程,完全不需要投入大量的RF技术资源,用更低的成本取得更快的产品上市时程。Silicon Labs同时实施了系统层级的长期可靠度测试,以保证系统的强固性。

 

从硬件设计的角度来看,我们的模块内建了目前行业较先进的19.5dBm射频发送器,通过出色的RF性能可以为客户的产品设计带来许多好处,例如较佳的无线通信连接效能,更重要的一点是得以缩小PCB尺寸,无庸置疑,“尺寸”已经是IoT工程师最关注的设计环节之一。另外,我们也集成了2.4G Balun电路,如此一来又能再度减少PCB占位空间的需求。

 

Silicon Labs在2016下半年发布最新的MGM111 Mighty Gecko网状网络模块,其为一款基于Mighty Gecko SoC器件的多协议、多波段无线模块,并已经通过标准认证,支持zigbee和Thread。此模块内建协议栈、天线选项并通过RF监管认证,能够帮助开发人员减少成本、复杂性和上市时间,非常适用于智能家居与智能楼宇、可连接照明、智能计量、安全系统和其他IoT平台的各种网状网络应用。另一方面,我们的EM358 zigbee PRO平台也提供一个稳固的、全方位的解决方案,适合客户为既有产品进行下一代设计的快速升级。

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与此同时,市场正日渐提高对zigbee软件堆栈开发及优化的重视程度,因此我们所有的软件皆须通过一系列严格的品质和可靠度测试。此外,我们在美国波士顿的软件研发中心设置一个支持400个节点的大型zigbee网络,密集地收集和评估我们平台的关键效能数据,如系统传输量、系统延迟等等,并进行各式各样的软件堆栈测试,藉此提升zigbee软件堆栈的可靠度和稳定性。

 

以参考设计推波ZigBee智能家居风潮

 

如前所述,系统强固性和可靠度是促进新兴物联网应用让市场接受所必不可缺的要素,必须通过很多复杂的设计才能实现。因此,Silicon Labs正针对开发商的需求不断推出更高品质的硬件、软件、开发工具和参考设计。举例来说,我们RD-0085-040网状网络参考设计基于旗下最新的EFR32MG Mighty Gecko平台,在一个小型的5x5封装中内建512k闪存,这是针对像是“智能照明”这种对小尺寸且较高操作温度有严格要求的应用而量身打造的。

 

我们更与多个领域的伙伴紧密合作,以打造一个完整的zigbee智能家居和智能照明的生态系统,进一步提供行业从智能终端设备、网关到云服务的统包解决方案,来提升用户的使用体验。另一个快速启动的zigbee与Wi-Fi网关参考设计(RD-0001-0201),可以帮助工程师与云服务商加快进行IP-based网络连接和互操作的设计与评估。

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迈向网状网络的IoT大未来

 

无庸置疑,zigbee已经跃居物联网行业发展的核心无线标准之一,然而市场上仍然存在许多不同的无线技术,以迎合特定应用需求。换句话说,无线方案供应商需要考量不同无线协议之间的协作和切换,以确保各种产品能无缝互联,这就是Silicon Labs抢先投入发展多协议、多波段Wireless Gecko平台的主要原因,进而迎合未来物联网设计趋势。

 

现今的物联网产品愈来愈复杂,对工程师而言几乎不可能在很短的产品设计周期内,去了解每一种无线协议的技术细节,所以易于使用的软件评估工具变扮演了极重要的角色,甚至可以说是一个产品成功的关键推手。身为先进物联网解决方案和开发工具的供应商,我们通过高集成的硬件平台和一致性的软体工具,让客户只需专注在优化新应用和产品体验上,而无须耗费心力在繁杂的RF设计和验证上。

 

未来,我们将聚焦于更先进、易用的无线模块设计,以及软件堆栈的开发,从而满足快速变化的物联网设计需求。我们目前已经提供zigbee、Thread、低功耗蓝牙(Bluetooth LowEnergy)和私有协议的软件堆栈,并可由我们的SimplicityStudio物联网开发平台统一支持,更重要的是,所有开发套件的接口都是相容的,可以很大程度地重覆利用设计,并通过相同的开发环境和工具,例如Network analyzer和Energy Profiler进行评估,省下很多学习使用其他工具的时间。

 

最后一个重点在于RTOS,由于软件的重要性与日俱增,Silicon Labs近期购并了行业领先的RTOS供应商──Micrium,能够帮助我们在同一个硬件平台上发展可能时操作多种无线协议的运行模式,这样带来的好处就是能以极低的成本快速提升终端用户的体验,同时还能缩短产品开发时程,即便是非常复杂的网状网络应用。

 

欲了解更多Silicon Labs的zigbee产品及技术信息,请访问相应网页:

http://cn.silabs.com/products/wireless/mesh-networking/zigbee/Pages/zigbee.aspx

 

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