藍(lán)牙Mesh擴(kuò)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域

　　藍(lán)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(lán)牙(Bleutoth)支持，成為經(jīng)互通性測(cè)試的全球標(biāo)準(zhǔn)，讓藍(lán)牙支持者能夠?qū)⒛繕?biāo)瞄準(zhǔn)于以往一直無法突破的機(jī)器對(duì)機(jī)器(M2M)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)等新市場。

　　藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)行銷副總裁Ken Kolderup表示，新的標(biāo)準(zhǔn)將使其成員公司能夠“圍繞著諸如商業(yè)建筑物自動(dòng)化等新興市場發(fā)展并提振業(yè)務(wù)”。Kolderup解釋，藍(lán)牙Mesh是商業(yè)建筑物和工廠自動(dòng)化的“工業(yè)級(jí)”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)無法達(dá)到的“可靠性、安全性以及可擴(kuò)展能力”。

　　圖1：藍(lán)牙Mesh有助于擴(kuò)展工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域 (來源：Bluetooth SIG)

　　IHS Markit連網(wǎng)與IoT首席分析師Lee Ratliff認(rèn)為，SIG宣布藍(lán)牙支持Mesh的決定“從長遠(yuǎn)來看是非常重要的”。Ratliff指出，雖然“藍(lán)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(lán)牙的新標(biāo)準(zhǔn)中已能清楚地看到諸多優(yōu)勢(shì)，特別是在許多最具吸引力的市場，如照明、自動(dòng)化、安全性、資產(chǎn)追蹤以及定位等方面。”

　　“藍(lán)牙至今一直是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接技術(shù)，它需要移動(dòng)裝置以及人們加以擴(kuò)展。”Ratliff解釋說：“Mesh則使藍(lán)牙能處理各種有關(guān)分散式智能系統(tǒng)的IoT應(yīng)用，而無論是否需要人員的介入。”最終，其結(jié)果是使藍(lán)牙具有“因應(yīng)大部份IoT市場的必要能力。”

　　“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可說是網(wǎng)狀技術(shù)的強(qiáng)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(yàn)了，深深了解為什么消費(fèi)者和工業(yè)市場都需要網(wǎng)狀技術(shù)。

　　Cooley說：“隨著人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的期望越來越高，他們期待網(wǎng)絡(luò)能夠處理數(shù)百(或數(shù)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(jí)的訊號(hào)性能。人們無法再忍受微弱的Wi-Fi訊號(hào)了，如果能以更少的天線擺脫束縛會(huì)更好。”

　　Cooley表示，藍(lán)牙5帶來了更高的資料速率和更長的范圍，但藍(lán)牙Mesh“進(jìn)一步擴(kuò)展范圍、打造更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也減少了網(wǎng)絡(luò)所需的天線數(shù)量。”因此，過去五年來，藍(lán)牙SIG的許多成員都在要求：“請(qǐng)給我們Mesh!”

　　藍(lán)牙Mesh、ZigBee、Z-Wave和Thread比較

　　Ratliff認(rèn)為，藍(lán)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(shì)一直就在于網(wǎng)狀能力。”

　　他指出，“這些傳統(tǒng)的網(wǎng)狀協(xié)議都缺少在移動(dòng)裝置(以及其他主要平臺(tái)，如數(shù)位語音助理)中的原生位置，因此，藍(lán)牙還可以充份利用在移動(dòng)生態(tài)系統(tǒng)的影響力，這對(duì)于任何于消費(fèi)應(yīng)用(如智能家庭)而言都相當(dāng)重要。”

　　那么，ZigBee、Z-Wave和Thread接下來如何求生存?

　　Ratliff建議，“其他技術(shù)必須更專注于其強(qiáng)項(xiàng)和差異化”。例如，ZigBee在照明、智能電表和商業(yè)應(yīng)用方面表現(xiàn)強(qiáng)勁。Thread則是建立在網(wǎng)絡(luò)級(jí)經(jīng)IETF標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證802.15.4 PHY/MAC基礎(chǔ)上的全I(xiàn)P協(xié)議。Z-Wave在智能家庭自動(dòng)化和安全性方面占據(jù)強(qiáng)勢(shì)地位，并廣受專業(yè)安裝人員和服務(wù)供應(yīng)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(lán)牙Mesh的來臨。但在他看來，這一場戰(zhàn)爭還沒有結(jié)束。

　　他觀察到，藍(lán)牙Mesh“只是卷進(jìn)了一場原本就在進(jìn)展中的戰(zhàn)事，靠的是它現(xiàn)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(dāng)仰賴目前經(jīng)認(rèn)證的既有網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)與應(yīng)用層支持，并正擴(kuò)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(單一來源提供多種技術(shù)選擇，即單一芯片支持多種無線電)，并期待互通性”，例如Dotdot等計(jì)劃。他們的設(shè)計(jì)旨在“提供一個(gè)強(qiáng)大的通用應(yīng)用層，以支持Thread、Wi-Fi等不同網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)百種裝置類型，從而實(shí)現(xiàn)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(gòu)

　　傳統(tǒng)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和藍(lán)牙Mesh之間存在架構(gòu)差異。Ratliff解釋說，相較于藍(lán)牙Mesh采用“可控制的泛流式”(managed flood)架構(gòu)，所有的傳統(tǒng)協(xié)議使用的都是預(yù)先規(guī)劃路徑(routed)的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。

　　“藍(lán)牙Mesh是一種泛流式網(wǎng)狀架構(gòu)，它十分簡單，而且僅需要很少的網(wǎng)絡(luò)管理開銷。但在某些情況下并不像路由網(wǎng)狀架構(gòu)那么有效率。”他接著說：“而且，由于通常所有的節(jié)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(dāng)然，藍(lán)牙的“可控制泛流式”架構(gòu)希望透過讓低功耗節(jié)點(diǎn)保持“休眠”，只在收集佇列訊息與回應(yīng)時(shí)才喚醒，以提高功率效能。Ratliff指出，“藍(lán)牙架構(gòu)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(lán)牙Mesh并不像Thread一樣是全I(xiàn)P的。許多人認(rèn)為整個(gè)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該從端對(duì)端都使用IP。如果這一點(diǎn)變得來越重要，藍(lán)牙就可能因此而輸給Thread。”

　　Silicon Labs當(dāng)然不會(huì)僅支持一種網(wǎng)狀技術(shù)。Cooley表示：“不同的終端應(yīng)用將選擇不同的網(wǎng)狀技術(shù)。”但他認(rèn)為藍(lán)牙Mesh的優(yōu)勢(shì)在于其互通性。“這是我們第一次看到機(jī)器對(duì)機(jī)器之間的真正互通性。”他解釋說，因?yàn)樗{(lán)牙Mesh涵蓋了完整的堆疊，包括網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用配置。

　　圖2：藍(lán)牙Mesh架構(gòu) (來源：Bluetooth SIG)

　　例如，藍(lán)牙SIG定義了用于燈泡和通用開/關(guān)模式的藍(lán)牙Mesh應(yīng)用配置，從而為其互通性增加了不同的嚴(yán)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(yīng)用層，讓開發(fā)人員突破參考設(shè)計(jì)限制并開發(fā)自己的應(yīng)用。

　　照明平臺(tái)

　　隨著藍(lán)牙Mesh的推出，整個(gè)藍(lán)牙社群似乎由于“藍(lán)牙Mesh應(yīng)用于建筑物照明的美好前景”而備受鼓舞。

　　但為什么對(duì)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ZigBee連接照明系統(tǒng)。

　　Kolderup解釋說：“我們目前正將照明視為一個(gè)平臺(tái)。”一旦商業(yè)建筑開始用LED燈替代小型熒光燈(CFL)以符合規(guī)定，Kolderup說：“他們可以使用藍(lán)牙Mesh經(jīng)由無線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?yàn)槊扛魩坠呔桶惭b了一盞燈。簡而言之，他說，照明在“熱氣、冷氣和安全等其他建筑物自動(dòng)化應(yīng)用之上，建立了一個(gè)重要的據(jù)點(diǎn)，并成為一個(gè)重要平臺(tái)。”

　　Kolderup補(bǔ)充說，通常安裝在天花板上的照明系統(tǒng)，占據(jù)了可實(shí)現(xiàn)“尋找路線”和“資產(chǎn)追蹤”等其他藍(lán)牙應(yīng)用的策略位置。”

　　圖3：藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)可用于資產(chǎn)追蹤 (來源：Bluetooth SIG)

　　事實(shí)上，James Brehm & Associates的IoT策略負(fù)責(zé)人Mike Krell指出，“對(duì)于藍(lán)牙長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(biāo)(Beacon)。但是，網(wǎng)狀技術(shù)能與Beacon結(jié)合的事實(shí)，為藍(lán)牙在特定的廣告與定位應(yīng)用方面，帶來了更勝于其他技術(shù)的真正優(yōu)勢(shì)。”

　　IHS分析師Ratliff也認(rèn)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，橫跨所有地區(qū)的消費(fèi)、商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用。其次，它本身就是一個(gè)很大的市場。第三，照明節(jié)點(diǎn)較密集，而非分散。Ratliff解釋說，對(duì)于一個(gè)可靠、強(qiáng)大的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)來說，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，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：“誰能在照明上勝出，就能擁有有巨大的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)榫W(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的建立一直是以照明系統(tǒng)為基礎(chǔ)，而且還可被其他無法自行夠快達(dá)到相同密集/分散式網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)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(yù)測(cè)，“藍(lán)牙擁有更好的機(jī)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，沒有哪一種技術(shù)能永遠(yuǎn)鎖定一個(gè)市場。”

　　至于高通的CSRmesh?

　　高通(Qualcomm)旗下的CSR很早就開始針對(duì)藍(lán)牙Mesh展開移動(dòng)。該公司雖然領(lǐng)先推出其專有的CSRmesh，但高通也是藍(lán)牙SIG的成員，因而致力于推動(dòng)藍(lán)牙Mesh。

　　在藍(lán)牙SIG正式公布藍(lán)牙Mesh之前，高通并不愿發(fā)表是否從CSRmesh轉(zhuǎn)型至藍(lán)牙Mesh計(jì)劃的任何評(píng)論。不過，業(yè)界分析師猜測(cè)這其實(shí)只是時(shí)間早晚的問題。

　　Krell說：“根據(jù)我的理解，這是韌體升級(jí)到現(xiàn)有藍(lán)牙無線技術(shù)的問題，預(yù)計(jì)高通很快地就會(huì)加以支持。”

　　Ratliff說：“我不知道高通的轉(zhuǎn)型計(jì)劃。但由于這只是一個(gè)軟體差異的問題，同時(shí)支持二者應(yīng)該也沒什么問題。有些客戶可能更喜歡CSRmesh，有些OEM則會(huì)選擇專有的網(wǎng)狀協(xié)議，用于開發(fā)自家生態(tài)系統(tǒng)專用產(chǎn)品。”

　　藍(lán)牙Mesh生態(tài)系統(tǒng)

　　大約有150家公司都參與了藍(lán)牙Mesh的開發(fā)工作;其中，包括ARM、Cypress、愛立信(Ericsson)和Silicon Labs等幾家公司也參加了藍(lán)牙SIG的藍(lán)牙Mesh發(fā)布，表達(dá)對(duì)于新標(biāo)準(zhǔn)的支持。

　　(來源：Bluetooth SIG)

　　Ratliff指出：“預(yù)計(jì)所有主要的藍(lán)牙芯片供應(yīng)商都將支持藍(lán)牙Mesh，包括單模藍(lán)牙芯片的一線和二線供應(yīng)商：Nordic、德州儀器(TI)、戴樂格(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(lán)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(tǒng)(OS)決定。”他并補(bǔ)充說，“所有的硬體都回到能執(zhí)行Mesh的4.0版，讓擁有現(xiàn)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(lán)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(shì)或功能，但他強(qiáng)調(diào)，Silicon Labs本身“具有原生的優(yōu)勢(shì)”，因?yàn)樵摴驹赯igBee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?cè)诙鄥f(xié)議芯片方面握有巨大的能力，我認(rèn)為這將變得越來越重要。

　　此外，他強(qiáng)調(diào)：“Silicon Labs已經(jīng)與在ZigBee占主導(dǎo)地位的照明供應(yīng)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。”