0   引言

2020 年的COVID-19 疫情使得更多的人在家工作，這加速了新Wi-Fi 標準（Wi-Fi 6））的部署采用。消費者開始使用這種更高速度的新Wi-Fi 6 來升級家庭網絡，同時享受分布式架構帶來的優(yōu)勢。它不僅易于設置，可覆蓋所有房間，而且具有高容量，能夠滿足所有家庭成員的多樣化需求，例如在書房參加視頻會議，在客廳觀賞最喜歡的節(jié)目，在樓上臥室玩數小時的在線游戲等。

到目前為止，智能家居一直通過多個相互競爭的標準提供服務，包括 Wi-Fi、Zigbee、Bluetooth^? LowEnergy、Thread 等。這種碎片化狀態(tài)，即采用多個標準，使智能家居以及物聯(lián)網本身無法發(fā)揮其潛力。CHIP將ZigBee、Thread、藍牙和Wi-Fi 集成在一個總體標準中。本文將探討為什么采用 CHIP 將會實現真正的智能家居。

作者簡介：Cees Links 是 Wi-Fi 行業(yè)先鋒。在其任職期間，公司開發(fā)出了首個無線 LAN，該技術最終成為家喻戶曉的技術，集成到個人電腦和筆記本電腦之中。他還率先開發(fā)了接入點、家庭組網路由器和熱點基站。他參與了 IEEE802.11 標準化委員會和 Wi-Fi 聯(lián)盟的籌建工作。另外，他還在 IEEE 802.15 標準化委員會的組建中發(fā)揮了重要作用，該標準后來成為 ZigBee 檢測和控制網絡的基礎。Cees Links 是 GreenPeak Technologies 的創(chuàng)始人兼首席執(zhí)行官，該公司現在已經成為 Qorvo 的一部分。

1   Wi-Fi 6 分布式架構和 Pod

Wi-Fi 6 的分布式架構包含1 個路由器和1 組安放在家中適當位置的衛(wèi)星（Pod）。這些Pod 通過稱為 EasyMesh? 的協(xié)議，可以自動連接到與室外互聯(lián)網相連的主路由器。這樣整個房屋范圍內都能獲得高速 Wi-Fi。過去，必須靠近路由器才能獲得高性能，并且需要借助中繼器和/ 或電線適配器來覆蓋網絡死區(qū)，這樣的日子一去不復返了。

盡管“Pod”這個詞聽起來很簡單，但它卻是個相當復雜的設備，可同時執(zhí)行許多其他操作。事實上，每個非移動Wi-Fi 設備都可充當Pod。電視機、無線揚聲器或智能助理（如Amazon 的Echo Dot 或Google Home）在執(zhí)行自身功能的同時，也可用作其他Wi-Fi設備的Pod。這一切都在規(guī)劃之中。

2   互聯(lián)網協(xié)議互聯(lián)家居（CHIP）

CHIP 是一種新的物聯(lián)網標準。CHIP 的既定目標是“簡化制造商的開發(fā)過程，提高消費類的兼容性”。CHIP 以IP 為基礎，旨在通過定義一組基于 IP 的特定網絡技術進行設備認證，從而實現智能家居設備、移動應用和云服務之間的通信。

它更像是一種新的聚合標準，而不是新的網絡標準。從本質上講，CHIP 整合了現有物聯(lián)網標準的不同要素。如今，物聯(lián)網通過多個相互競爭的標準提供服務，這些標準代表不同的生態(tài)系統(tǒng)，包括Wi-Fi、Zigbee、藍牙/ 藍牙低功耗以及Apple HomeKit、Samsung Smart Things、Google Nest、Amazon Alexa等使用的Thread。在消費者等待一個總體概念時，這種碎片化狀態(tài)，即不同的技術標準以不同的方式在多個獨立的生態(tài)系統(tǒng)中混合使用，使物聯(lián)網無法發(fā)揮其潛力。如果沒有一個總體概念，智能家居就只是一組不連貫的、獨立的專用應用，無法使用彼此的數據或提供可用性。

運動傳感器就是一個很好的示例，因為許多不同應用都使用這種傳感器。在當今的碎片化應用環(huán)境下，報警系統(tǒng)中的運動傳感器無法與開燈或觸發(fā)加熱/ 冷卻系統(tǒng)的傳感器通信。

CHIP 是個好消息。它是由Zigbee 聯(lián)盟和Thread聯(lián)盟與Amazon、Apple、Google 和Samsung 合作制定的，旨在將Zigbee、Thread、藍牙和Wi-Fi 的不同組件集成在一個總體標準中。

網絡生態(tài)系統(tǒng)共存方面，CHIP 是一種聚合標準，匯集了現有的物聯(lián)網標準（圖1）。

圖1 網絡生態(tài)系統(tǒng)共存：CHIP 是一種聚合標準，匯集了現有的物聯(lián)網標準

3   CHIP如何將所有智能家居設備連接至Wi-Fi網絡

即插即用（圖2）這一物聯(lián)網前景可利用CHIP 認證設備通過Wi-Fi 網狀網格上的pod 連接和發(fā)送數據來實現。消費者可根據品牌偏好或設備性能選擇“物”，并且知道這些“物”將會跨越生態(tài)系統(tǒng)或平臺工作。

圖2 即插即用這一物聯(lián)網前景可利用CHIP認證設備通過Wi-Fi網狀網格上的pod連接和發(fā)送數據來實現

CHIP 標準將支持終端設備（物聯(lián)網的“物”）和Wi-Fi 6 網絡的“Pod”通信，并通過這些Pod 與互聯(lián)網通信。傳感器終端節(jié)點數據可放在需要的地方。這個概念使Wi-Fi6 和CHIP 成為室內總體連接的理想組合。

每個Wi-Fi 6 pod 都將配備Zigbee 無線電，或者在Wi-Fi 無線電旁邊配備更好的標準IEEE 802.15.4（IoT））無線電。這就使所有智能家居設備（運動傳感器、溫度傳感器、開/ 關傳感器）都能連接到Wi-Fi 網絡，連接到互聯(lián)網。隨著Wi-Fi 連接的普及，很多家庭中的Pod 數量開始顯著增加。通過物聯(lián)網無線電擴展這些pod 很有意義，而Wi-Fi 6 EasyMesh 連接會自動處理其余的工作，即實現家中連接和云連接。一些Wi-Fi 路由器公司已經在產品中納入了CHIP 無線電（IEEE 802.15.4），這樣其產品的軟件就能夠在CHIP 標準發(fā)布之時立即升級至該標準。

此外還有更多好消息：CHIP 終端設備自身無需支持網格功能。Wi-Fi 6 實現全面覆蓋后，終端設備始終處于Wi-Fi pod 的范圍內。因為網格功能會消耗大量功率，采用Wi-Fi 6 網格功能的無網格CHIP 終端設備將顯著降低功耗，從而有助于縮小電池尺寸，延長電池使用壽命。這也就意味著，這些物聯(lián)網終端設備的成本和設計復雜性將顯著降低，同時可實現更小巧、更美觀自然的設計。

4   關于藍牙和藍牙低功耗網格

那么藍牙和藍牙低功耗網格將會如何呢？這還有待觀察。有人可能會說，Wi-Fi pod 可以輕松配備藍牙低功耗無線電，而不是802.15.4 無線電。盡管在技術上是這樣，但它并非是最實用的解決方案，因為藍牙本身本質上是一種連接技術，并不適合聯(lián)網。

事實上，當今市場上的許多更復雜的終端設備可同時使用802.15.4 和藍牙低功耗通信，但應用方式通常是將802.15.4 無線電指定為網絡連接，并使用低功耗藍牙連接到智能手機進行調試。由于傳感器通常比較小，并且沒有屏幕或鍵盤，因此與傳感器相連的藍牙低功耗智能手機將用作接口。利用與Wi-Fi 網絡相連的智能手機以及與手機相連的藍牙低功耗傳感器，就可以更新傳感器的設置和配置信息（如網絡安全密鑰），然后建立802.15.4 與Wi-Fi 網絡pod 的連接，并可斷開傳感器與手機的藍牙低功耗連接。

5   是否存在其他標準？

過去10 年推出了許多物聯(lián)網標準和計劃，但沒有一個在物聯(lián)網市場占據主導地位。其中一個原因就是，不同于Wi-Fi，物聯(lián)網標準需要定義應用協(xié)議。價值創(chuàng)造通常是由應用實現的，例如：為什么中控鎖常用于汽車中，但在房間內卻不常見？此外，大公司將賭注押在發(fā)展迅速，足以進入完整生態(tài)系統(tǒng)的市場，但這種市場并未出現。我們來看一下健康監(jiān)控設備，不同設備具有不同的優(yōu)勢，但一個品牌的體重秤如何才能與另一個品牌的睡眠監(jiān)測儀、計步器或心律監(jiān)測儀配合使用？

供應商逐漸意識到，通過共享通信標準和應用協(xié)議，消費者可以選擇自己喜歡的產品，而不會限定在專有的非通信生態(tài)系統(tǒng)，這才是一個真正的即插即用場景。從常理上講，智能世界在等待能夠讓所有人受益的互操作性——真正的即插即用智能生態(tài)系統(tǒng)。

這種全新的智能系統(tǒng)未來能否向后兼容當前系統(tǒng)？在很大程度上是可以的。Wi-Fi 6 已經完全向后兼容Wi-Fi 5 等技術。但CHIP 未來能否向后兼容現有的藍牙和ZigBee 設備？無線電或網絡協(xié)議無法向后兼容，例如基于CHIP 的新型燈具將無法在舊的ZigBee 網絡中使用。然而，兩者都可以與Wi-Fi 6 網絡協(xié)同工作，而應用集成也將由此展開。

6   結束語

由此可見，市場上可能會迎來Wi-Fi 6 CHIP 設備的爆炸式增長。在消費者的認知中，家里的一切都將“連接Wi-Fi”。這將通過Wi-Fi 6 EasyMesh 來實現，終端設備將直接通過Wi-Fi 無線電（帶鍵盤和屏幕的終端設備）或通過智能手機設置和IEEE 802.15.4 無線電與Wi-Fi 6 網絡通信。CHIP 和Wi-Fi 6 將會是理想組合，可通過Wi-Fi網格大大簡化室內/ 智能家居網絡和傳感器連接，可從降低功耗、縮小電池尺寸以及延長電池使用壽命中獲益，并可簡化碎片化技術格局。

（本文來源于《電子產品世界》雜志社2021年5月期）