ZigBee問世已將近20年,技術上已經很成熟,和藍牙、WIFI在短距離通信領域三分天下。但短距離通信協議的后起之秀層出不窮,各種淘汰ZigBee的謠言也不斷四起。那么ZigBee是否有被淘汰的可能呢?
在此之前,我們不如先來了解一下ZigBee有哪些特點,再來探討這個問題。
Mesh組網應用
首先,ZigBee基于IEEE802.15.4技術標準,與WIFI的IEEE802.11,藍牙的802.15.1都有各自獨有的特點,它們之間的關系只有互補,無法相互取代。
在以上的IEEE技術標準中,IEEE802.15.4和IEEE802.11的物理特性都比較相似,采用了基于CCA載波偵聽的CSMA/CA通信方式,非常適合設備多對多通信,因此在多設備通信的Mesh網絡中,有極高的通信效率。
而IEEE802.15.1采用HFSS跳頻原理,不容易實現類似的信道檢測功能,只能按照主從機模型的時隙進行工作,在BLE Mesh應用中是以廣播的方式通信,而且在BLE Mesh應用中會盡量避免多個設備同時與同一個設備通信的情況出現。因此在Mesh網絡的應用中,ZigBee的兼容性和可靠性遠勝于BLE Mesh。
ZigBee的缺點就是控制端無法集成在智能手機上,需要通過網關來進行控制。當然也有通過ZigBee Dongle或者ZigBee遙控器作為控制端但也必須有網關授權,不像BLE Mesh這樣“想來就來想走就走”的“公共廁所”式的接入,總之就是BLE Mesh接入更方便但ZigBee的接入更安全。
互聯互通性
ZigBee從誕生開始就制訂了一套設備控制標準,叫ZCL(ZigBee Cluster Library)。在早期版本的ZigBee協議中,ZCL很不完善,被起步較早的智能家居廠商和其它應用方案商棄用。導致不同的設備廠商的產品互不兼容,甚至這些產品從一開始就要故意設計得互不兼容。
但是隨著ZigBee 3.0的推出將ZCL作為必選項,而且芯片廠商也在芯片中強制使用ZCL,導致設備廠商需要額外花費研發成本將自己產品做得和其它廠商不兼容,這就導致很多設備廠商為了圖方便被迫讓自己的產品與別人的產品互聯互通。
低功耗特性
和ZigBee一樣,支持低功耗的物聯網協議也不計其數。但任何物聯網通信協議,低功耗的下限都逃不過兩樣東西的制約:芯片制程和射頻功耗。因此一些新出來的物聯網協議的芯片工藝比一些老舊的ZigBee芯片工藝有技術代差,看上去ZigBee的低功耗優勢就不明顯。
但是ZigBee芯片的工藝也在進步,以TI的芯片為例,經典的CC2530的CPU工作電機就高達8mA,RX電流就高達20mA,而最新的CC2651的這兩個電流分別就只有3mA和6.4mA。
射頻功耗是物聯網芯片的用電大戶。而ZigBee的低功耗設備如果只發消息不收消息,功耗可以做到更低,因為ZigBee的物理連接更自由,不需要維持常連接,即使沒有持續不斷的握手信號也不會導致設備斷開。因此在設計ZigBee低功耗設備時可以采取只在有需要的情況下才通信,把有限的電能資源全部花費在刀刃上。
可維護性
ZigBee組網是一種靜態常連接的方式。設備一旦組好網后不會輕易斷開,即使設備關機了下次開機還在網絡中,不需要重新設置。如果組好網的設備需要改變組網狀態,要么需要進行退網操作,要么強制恢復出廠,而且前者的行為會被網關記錄下來。
另外ZigBee是Mesh網絡,設備和設備之間可以繞開網關直接通信,比如ZigBee遙控器直接控制窗簾,ZigBee開關直接控制燈,都不需要經過網關轉發,而且這種連接關系也可以一直維持。因此ZigBee很適合一些無人值守或者禁止使用智能手機的場所,例如機房的溫控系統,中小學的智慧教室系統,工廠流水線的智能管理設備。
Matter能否取代ZigBee呢?
在ZigBee的ZCL上衍生出了Matter,而且Matter也有ZigBee聯盟為期站臺,那么Matter能否取代ZigBee?答案是不能。
首先,Matter表面看是打通了WIFI和低功耗設備的連接,但是Matter需要一個IEEE802.15.4和IEEE802.11的橋接設備,即“邊緣網關”,因此Matter還是需要依賴網關。
其次,Matter設備接入網絡時,需要在設備端進行人機交互,因此很多Matter芯片都是ZigBee和BLE雙模芯片,接入時使用BLE來設置,接入后切換到與ZigBee相同的IEEE802.15.4模式上。
另外,Matter基于IPv6,因此協議棧對芯片的資源消耗比ZigBee大得多,雖然芯片可以通過數量來降低成本,但是軟件開發成本和軟件維護成本Matter也高于ZigBee。
其實Matter并不是為了取代ZigBee,而是為了和ZigBee互補。目前Matter只出來的1.0版本,遠不及ZigBee 3.0成熟可靠。而且未來Matter會向下兼容ZigBee,由于Matter使用與ZigBee相同的IEEE802.15.4協議,而且Matter也是源于ZCL,未來可能會出現ZigBee和Matter的橋接設備。
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