藍牙Mesh擴展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

　　藍牙Mesh可能突破物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展瓶,頸嗎?

　　網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )(Mesh)終于正式獲得藍牙(Bleutoth)支持，成為經(jīng)互通性測試的全球標準，讓藍牙支持者能夠將目標瞄準于以往一直無(wú)法突破的機器對機器(M2M)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)等新市場(chǎng)。

　　藍牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)行銷(xiāo)副總裁Ken Kolderup表示，新的標準將使其成員公司能夠“圍繞著(zhù)諸如商業(yè)建筑物自動(dòng)化等新興市場(chǎng)發(fā)展并提振業(yè)務(wù)”。Kolderup解釋?zhuān){牙Mesh是商業(yè)建筑物和工廠(chǎng)自動(dòng)化的“工業(yè)級”網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。它充份發(fā)揮了其他網(wǎng)狀技術(shù)無(wú)法達到的“可靠性、安全性以及可擴展能力”。

　　圖1：藍牙Mesh有助于擴展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域 (來(lái)源：Bluetooth SIG)

　　IHS Markit連網(wǎng)與IoT首席分析師Lee Ratliff認為，SIG宣布藍牙支持Mesh的決定“從長(cháng)遠來(lái)看是非常重要的”。Ratliff指出，雖然“藍牙Mesh可能還需要一段時(shí)間才能找到自己的發(fā)展之路，但從藍牙的新標準中已能清楚地看到諸多優(yōu)勢，特別是在許多最具吸引力的市場(chǎng)，如照明、自動(dòng)化、安全性、資產(chǎn)追蹤以及定位等方面。”

　　“藍牙至今一直是點(diǎn)對點(diǎn)的連接技術(shù)，它需要移動(dòng)裝置以及人們加以擴展。”Ratliff解釋說(shuō)：“Mesh則使藍牙能處理各種有關(guān)分散式智能系統的IoT應用，而無(wú)論是否需要人員的介入。”最終，其結果是使藍牙具有“因應大部份IoT市場(chǎng)的必要能力。”

　　“給我們Mesh!”

　　芯科科技(Silicon Labs)物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品資深副總裁兼總經(jīng)理Daniel Cooley可說(shuō)是網(wǎng)狀技術(shù)的強力支持者。Silicon Labs已經(jīng)從發(fā)展ZigBee和Thread等其他網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)中累積多年經(jīng)驗了，深深了解為什么消費者和工業(yè)市場(chǎng)都需要網(wǎng)狀技術(shù)。

　　Cooley說(shuō)：“隨著(zhù)人們對于網(wǎng)絡(luò )的期望越來(lái)越高，他們期待網(wǎng)絡(luò )能夠處理數百(或數千)個(gè)IP位址，從而在整個(gè)房子和建筑物上提供Wi-Fi等級的訊號性能。人們無(wú)法再忍受微弱的Wi-Fi訊號了，如果能以更少的天線(xiàn)擺脫束縛會(huì )更好。”

　　Cooley表示，藍牙5帶來(lái)了更高的資料速率和更長(cháng)的范圍，但藍牙Mesh“進(jìn)一步擴展范圍、打造更大規模的網(wǎng)絡(luò )，同時(shí)也減少了網(wǎng)絡(luò )所需的天線(xiàn)數量。”因此，過(guò)去五年來(lái)，藍牙SIG的許多成員都在要求：“請給我們Mesh!”

　　藍牙Mesh、ZigBee、Z-Wave和Thread比較

　　Ratliff認為，藍牙Mesh不可避免地“將會(huì )明顯侵蝕到ZigBee、Z-Wave和Thread原有的領(lǐng)域——其差異化的優(yōu)勢一直就在于網(wǎng)狀能力。”

　　他指出，“這些傳統的網(wǎng)狀協(xié)議都缺少在移動(dòng)裝置(以及其他主要平臺，如數位語(yǔ)音助理)中的原生位置，因此，藍牙還可以充份利用在移動(dòng)生態(tài)系統的影響力，這對于任何于消費應用(如智能家庭)而言都相當重要。”

　　那么，ZigBee、Z-Wave和Thread接下來(lái)如何求生存?

　　Ratliff建議，“其他技術(shù)必須更專(zhuān)注于其強項和差異化”。例如，ZigBee在照明、智能電表和商業(yè)應用方面表現強勁。Thread則是建立在網(wǎng)絡(luò )級經(jīng)IETF標準認證802.15.4 PHY/MAC基礎上的全IP協(xié)議。Z-Wave在智能家庭自動(dòng)化和安全性方面占據強勢地位，并廣受專(zhuān)業(yè)安裝人員和服務(wù)供應商的采用。

　　Zigbee聯(lián)盟(Zigbee Alliance)技術(shù)副總裁Victor Berrios指出，業(yè)界確實(shí)一直在期待藍牙Mesh的來(lái)臨。但在他看來(lái)，這一場(chǎng)戰爭還沒(méi)有結束。

　　他觀(guān)察到，藍牙Mesh“只是卷進(jìn)了一場(chǎng)原本就在進(jìn)展中的戰事，靠的是它現有技術(shù)與功能的品牌資產(chǎn)。”然而，Berrios提醒道：“物聯(lián)網(wǎng)的世界正迅速地向前邁進(jìn)，它相當仰賴(lài)目前經(jīng)認證的既有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )與應用層支持，并正擴展其互通性至更高層。”

　　他指出，我們今天所處的環(huán)境“經(jīng)常要求多種選擇(單一來(lái)源提供多種技術(shù)選擇，即單一芯片支持多種無(wú)線(xiàn)電)，并期待互通性”，例如Dotdot等計劃。他們的設計旨在“提供一個(gè)強大的通用應用層，以支持Thread、Wi-Fi等不同網(wǎng)絡(luò )上的數百種裝置類(lèi)型，從而實(shí)現物聯(lián)網(wǎng)的承諾。”

　　路由網(wǎng)狀協(xié)議 vs. 可控制泛流式架構

　　傳統的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )協(xié)議和藍牙Mesh之間存在架構差異。Ratliff解釋說(shuō)，相較于藍牙Mesh采用“可控制的泛流式”(managed flood)架構，所有的傳統協(xié)議使用的都是預先規劃路徑(routed)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )架構。

　　“藍牙Mesh是一種泛流式網(wǎng)狀架構，它十分簡(jiǎn)單，而且僅需要很少的網(wǎng)絡(luò )管理開(kāi)銷(xiāo)。但在某些情況下并不像路由網(wǎng)狀架構那么有效率。”他接著(zhù)說(shuō)：“而且，由于通常所有的節點(diǎn)都必須重覆每個(gè)封包，以保持其喚醒狀態(tài)，因此在功耗方面較不利。”

　　當然，藍牙的“可控制泛流式”架構希望透過(guò)讓低功耗節點(diǎn)保持“休眠”，只在收集佇列訊息與回應時(shí)才喚醒，以提高功率效能。Ratliff指出，“藍牙架構是否能像ZigBee/Thread/Z-Wave所使用的一樣好，還有待時(shí)間的證明。”

　　“而且，藍牙Mesh并不像Thread一樣是全IP的。許多人認為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應該從端對端都使用IP。如果這一點(diǎn)變得來(lái)越重要，藍牙就可能因此而輸給Thread。”

　　Silicon Labs當然不會(huì )僅支持一種網(wǎng)狀技術(shù)。Cooley表示：“不同的終端應用將選擇不同的網(wǎng)狀技術(shù)。”但他認為藍牙Mesh的優(yōu)勢在于其互通性。“這是我們第一次看到機器對機器之間的真正互通性。”他解釋說(shuō)，因為藍牙Mesh涵蓋了完整的堆疊，包括網(wǎng)絡(luò )層和應用配置。

　　圖2：藍牙Mesh架構 (來(lái)源：Bluetooth SIG)

　　例如，藍牙SIG定義了用于燈泡和通用開(kāi)/關(guān)模式的藍牙Mesh應用配置，從而為其互通性增加了不同的嚴密程度。相形之下，競爭的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)定義的是網(wǎng)絡(luò )層，而非應用層，讓開(kāi)發(fā)人員突破參考設計限制并開(kāi)發(fā)自己的應用。

　　照明平臺

　　隨著(zhù)藍牙Mesh的推出，整個(gè)藍牙社群似乎由于“藍牙Mesh應用于建筑物照明的美好前景”而備受鼓舞。

　　但為什么對于燈泡感到振奮呢?首先，我們都知道，最受歡迎的Apple HomeKit采用的是Philips Hue燈泡，它透過(guò)ZigBee連接照明系統。

　　Kolderup解釋說(shuō)：“我們目前正將照明視為一個(gè)平臺。”一旦商業(yè)建筑開(kāi)始用LED燈替代小型熒光燈(CFL)以符合規定，Kolderup說(shuō)：“他們可以使用藍牙Mesh經(jīng)由無(wú)線(xiàn)連接這些新安裝的燈。”突然之間，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )可以涵蓋整個(gè)建筑物，因為每隔幾公尺就安裝了一盞燈。簡(jiǎn)而言之，他說(shuō)，照明在“熱氣、冷氣和安全等其他建筑物自動(dòng)化應用之上，建立了一個(gè)重要的據點(diǎn)，并成為一個(gè)重要平臺。”

　　Kolderup補充說(shuō)，通常安裝在天花板上的照明系統，占據了可實(shí)現“尋找路線(xiàn)”和“資產(chǎn)追蹤”等其他藍牙應用的策略位置。”

　　圖3：藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò )可用于資產(chǎn)追蹤 (來(lái)源：Bluetooth SIG)

　　事實(shí)上，James Brehm & Associates的IoT策略負責人Mike Krell指出，“對于藍牙長(cháng)期成功但不一定需要網(wǎng)狀技術(shù)的關(guān)鍵領(lǐng)域就是信標(Beacon)。但是，網(wǎng)狀技術(shù)能與Beacon結合的事實(shí)，為藍牙在特定的廣告與定位應用方面，帶來(lái)了更勝于其他技術(shù)的真正優(yōu)勢。”

　　IHS分析師Ratliff也認為照明“非常具有吸引力”，原因有很多。首先，這是一個(gè)普遍的市場(chǎng)，橫跨所有地區的消費、商業(yè)和工業(yè)應用。其次，它本身就是一個(gè)很大的市場(chǎng)。第三，照明節點(diǎn)較密集，而非分散。Ratliff解釋說(shuō)，對于一個(gè)可靠、強大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )來(lái)說(shuō)，這些都是十分關(guān)鍵的特征。此外，燈具通常高掛在上，因而具有清晰的視線(xiàn)，可以看到房間/建筑物的所有部份，覆蓋范圍和接收面更廣。

　　最重要的是，Ratliff說(shuō)：“誰(shuí)能在照明上勝出，就能擁有有巨大的優(yōu)勢，因為網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的建立一直是以照明系統為基礎，而且還可被其他無(wú)法自行夠快達到相同密集/分散式網(wǎng)絡(luò )的應用(自動(dòng)化、安全與資產(chǎn)追蹤等)重覆利用，以確保有效通訊。”

　　Ratliff預測，“藍牙擁有更好的機會(huì )，能夠更快搶進(jìn)ZigBee原已占有一席之地的商用照明。畢竟，沒(méi)有哪一種技術(shù)能永遠鎖定一個(gè)市場(chǎng)。”

　　至于高通的CSRmesh?

　　高通(Qualcomm)旗下的CSR很早就開(kāi)始針對藍牙Mesh展開(kāi)移動(dòng)。該公司雖然領(lǐng)先推出其專(zhuān)有的CSRmesh，但高通也是藍牙SIG的成員，因而致力于推動(dòng)藍牙Mesh。

　　在藍牙SIG正式公布藍牙Mesh之前，高通并不愿發(fā)表是否從CSRmesh轉型至藍牙Mesh計劃的任何評論。不過(guò)，業(yè)界分析師猜測這其實(shí)只是時(shí)間早晚的問(wèn)題。

　　Krell說(shuō)：“根據我的理解，這是韌體升級到現有藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)的問(wèn)題，預計高通很快地就會(huì )加以支持。”

　　Ratliff說(shuō)：“我不知道高通的轉型計劃。但由于這只是一個(gè)軟體差異的問(wèn)題，同時(shí)支持二者應該也沒(méi)什么問(wèn)題。有些客戶(hù)可能更喜歡CSRmesh，有些OEM則會(huì )選擇專(zhuān)有的網(wǎng)狀協(xié)議，用于開(kāi)發(fā)自家生態(tài)系統專(zhuān)用產(chǎn)品。”

　　藍牙Mesh生態(tài)系統

　　大約有150家公司都參與了藍牙Mesh的開(kāi)發(fā)工作;其中，包括ARM、Cypress、愛(ài)立信(Ericsson)和Silicon Labs等幾家公司也參加了藍牙SIG的藍牙Mesh發(fā)布，表達對于新標準的支持。

　　(來(lái)源：Bluetooth SIG)

　　Ratliff指出：“預計所有主要的藍牙芯片供應商都將支持藍牙Mesh，包括單模藍牙芯片的一線(xiàn)和二線(xiàn)供應商：Nordic、德州儀器(TI)、戴樂(lè )格(Dialog)、高通、Cypress、意法(ST)、Silicon Labs、恩智浦(NXP)與微芯科技(Microchip)。所有主要的雙模(BR/EDR + BLE)芯片制造商也將支持藍牙Mesh，但可能不會(huì )立刻移動(dòng)——時(shí)間點(diǎn)將由移動(dòng)作業(yè)系統(OS)決定。”他并補充說(shuō)，“所有的硬體都回到能執行Mesh的4.0版，讓擁有現行BLE芯片的任何公司都能支持僅使用軟體堆疊建置的Mesh。

　　至于Silicon Labs提供的藍牙Mesh呢?Ratliff雖然不確定其堆疊是否較競爭產(chǎn)品更具有技術(shù)優(yōu)勢或功能，但他強調，Silicon Labs本身“具有原生的優(yōu)勢”，因為該公司在ZigBee和Thread的發(fā)展上發(fā)揮了重要作用，而且比任何人更了解網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。他們在多協(xié)議芯片方面握有巨大的能力，我認為這將變得越來(lái)越重要。

　　此外，他強調：“Silicon Labs已經(jīng)與在ZigBee占主導地位的照明供應商建立了合作關(guān)系。他們還擁有非常廣泛的IoT技術(shù)組合——不僅僅是BLE/ZigBee/Thread，還包括處理器、傳感器、模組與軟體等。”