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IoT无线连接技术百家争鸣,该不该给Zigbee泼冷水?

根据IoT Analytics近期发布的数据:2022年全球物联网连接由3项技术主导,即WiFi、蓝牙和蜂窝网络,三者占物联网连接比重分别为31%、27%、20%。

与WiFi、蓝牙的绝对主流地位广受认可不同,自2021年5月Zigbee联盟改名为CSA联盟并发布Matter品牌后,尽管联盟表示仍将继续开发和推进Zigbee标准并保持品牌不变,有关Zigbee前景发展的担忧依旧达到高点,Matter、蓝牙Mesh都被讨论过是否会取代Zigbee。

但从刚过去的5月来看,CSA连接标准联盟中国成员组(CMGC)在深圳策划主办了Zigbee开发者论坛,旨在介绍2023年来Zigbee的新功能和使能应用场景,芯科科技、泰凌微电子、涂鸦智能等企业专家现身分享;另外在终端品牌侧,典型如绿米联创在5月正式发售了智能窗帘电机C3,支持Zigbee和苹果HomeKit。Zigbee企业依旧步履不停。

另外,在很多房地产高端项目的集采清单中,Zigbee无线智能家居仍然属于单独一大品类,Zigbee与房地产、建筑、智能家居及全屋智能的关系持续加深。

根本原因,物联网无线连接技术很多,主流技术屈指可数,眼下的物联网市场也还需要Zigbee技术支撑。为此,有关Zigbee标准的更新特征、玩家企业的最新动态、应用市场的落地成效都还值得记录,Zigbee并不能被放弃。

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Zigbee内驱力充足

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Zigbee技术已存在有20多年,但在之前很多年,Zigbee协议的割裂和私有化广受诟病,严重影响了IoT设备之间的互联互通。转折发生在2006年Zigbee 3.0推出,意图将过去不同的协议统一,获得了产业链上下游企业的及时跟进。此后Zigbee的很多更新都在注意互联互通这一要点。

根据CSA联盟官网信息,目前围绕Zigbee主要产生5类技术或解决方案,分别为Matter、Zigbee全栈解决方案(最新版本为Zigbee Pro 2023)、Green Power、Smart Energy、Rf4ce。

Zigbee解决方案家族如下:

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其中关于Zigbee Pro 2023,它的优势/特性可以概括如下:

  • 安全性:引入动态链路秘钥协商、设备访问、信任中心替换功能,确保Zigbee调试和运行过程高度安全,能够抵御常见的攻击。这些安全性增强功能在智能能源应用中尤为实用。
  • 高效性:引入“Work With All Hub (WWAH)”特性,这是由全球物联网领导厂商发起的一项倡议,旨在将业内面向集线器式网络的各项最佳实践汇集在一起,检查相应的安全级别,使设备能够可靠地加载,降低低功耗设备的负载。
  • 创新性:Zigbee Direct是Zigbee的新功能,旨在利用低功耗蓝牙技术以简化设备的入网和控制,改善用户体验。Zigbee PRO 2023为Zigbee Direct 功能实现提供了必要的基础。
  • 多频段支持:除了支持2.4 GHz频段,Zigbee PRO 2023还增加了对欧洲(800MHz)和北美(900MHz)SubG频段的支持。这些频段具有更强的信号强度和范围,可以支持更多的应用场景。

综合以上,Zigbee支持在家庭、商业、公共事业、遥测遥控等场景提供丰富、可靠的连接。

另参考行业数据,2020年开始Zigbee智能设备认证数增速向好,当年增量超过560款;到2021年4月Zigbee设备认证总数超过4000款;到2023年2月时累计认证数量超过4700款。

认证数的增长反映了Zigbee的市场需求、厂商对此的持续部署和在同一个标准下更多设备能够进行互联互通,这些将给行业发展带来正向反馈。

蓝牙和WiFi还无法完全替代Zigbee

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单看技术,Zigbee的优势表现为:功耗较低、数据传输较为可靠、安全性较好、组网协议成熟度较高、从底层到应用层协议种类完善;

其技术劣势又体现在:手机无法直接连接导致必须通过网关进行数据转换、体验成本高、底层传输技术迭代频率较低、传输速率较低、应用领域以行业应用为主但长尾应用较少。

而Zigbee与蓝牙技术相比,差异集中在它们的组网能力各有千秋。

  • BLE Mesh较ZigBee的优势:BLE可以直接触达手机、电脑、鼠标等消费级终端设备且有更简单、稳定的路由机制;另外BLE Mesh具有成本优势,相较于ZigBee网络需要使用额外的网关进行数据转发及完成更复杂的路由维护。
  • BLE Mesh较ZigBee的劣势:由于功耗相对更高,BLE Mesh无法覆盖很多电池类应用,目前的应用范围多数集中在本身就“连电”的智能照明领域,在其他行业的扩展进度尚不及预期;另外ZigBee在诸多行业有先发优势,且拥有丰富的生态系统,市场已然比较成熟。

若Zigbee与WiFi技术相比,二者间的差异其实比较大,体现在Zigbee传输速度慢但功耗低,WiFi传输速度快但功耗高。因此WiFi主要适用于带电源的设备,广泛的带电池供电的传感器类设备适合用Zigbee。

当然,协议没有好坏之分。眼下智能硬件的趋势是具备更多丰富的功能,因此有很多产品采用Zigbee、WiFi、BLE三栖模式以充分满足需求,反映到很多芯片设计企业将Zigbee作为无线通信技术布局的一环。

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对于Matter,虽然与Zigbee同出自CSA联盟,但二者相互独立、各自迭代更新,且Zigbee可以通过技术手段接入Matter,例如绿米此前宣布旗下Zigbee网关产品能够通过 OTA 的方式支持 Matter,用户无需进行复杂的操作。

Zigbee的10亿出货量及应用市场

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有数据披露,Zigbee芯片平台的出货量已经超过10亿颗,有数百家公司持续构建和部署Zigbee产品。

以及在研究机构Omdia的报告中,预计ZigBee芯片出货量将于2025年突破8亿颗。虽然两项数据略有差异,但Zigbee在近几年的增长态势是确定的。除此以外,Omdia判断照明应用将为Zigbee规模发展提供很大助力。

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图片来源:omdia

并且,环境控制、能源系统、安全安防、医疗监控系统、工业设备自组网、汽车自动化等领域也将充分应用Zigbee技术。

以及前文提及的地产领域,房地产前装的配置逻辑一般围绕照明情景、舒适环境、安全安防、能源管理展开,在可见的头部地产商高端项目集采清单中,配置了照明灯具、开关面板、人体探测器、气体探测器、水浸探测器、窗帘电动等诸多硬件类型以及对应需要的软件管理系统。而这块领域的实际参与企业,包括芯片/模组、平台、照明、传感器/电工、地产等诸多类型,他们不同程度都需要了解或应用Zigbee技术。

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