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智能家居不再是口號,四大外企給出解決方案!
作者:管理員    發布于:2018-02-01 17:52:18    文字:【】【】【
摘要:智能家居行業發展的潛力吸引眾多資本加入,包括傳統硬件企業、互聯網企業、房地產家裝企業紛紛搶灘智能家居市場。
智能家居行業發展的潛力吸引眾多資本加入,包括傳統硬件企業、互聯網企業、房地產家裝企業紛紛搶灘智能家居市場。
 
 
2020年,每個家庭將會有多達50個裝置連上網絡,且聯網的標準不僅限于Wi-Fi,還會有藍牙(Bluetooth)、Zigbee、Thread等技術,促使網狀網絡需求一觸即發。如果能解決破碎化的問題,不同標準的互操作性、不同設備的整合、智能家居聯網前景可期。
 
 
智能家居行業發展的潛力吸引眾多資本加入,包括傳統硬件企業、互聯網企業、房地產家裝企業紛紛搶灘智能家居市場。谷歌、蘋果、微軟、三星、華為、小米、魅族等眾多科技公司入局。同時,移動通信技術的不斷發展不斷地給智能家居行業提供強而有力的技術支持,包括5G技術、藍牙5、下一代wifi標準等都有明確的商業化時間表。
 
從需求方面來講,家庭中聯網裝置與數據傳輸量逐年攀升,家電產品像是空調、游戲機、電視和無線喇叭等用品都將連上網絡。
 
根據GSMA報告指出,2012年,每個家庭大概有8個終端產品會鏈接到Wi-Fi路由器(Router),而2020年,每個家庭將會有高達50個裝置鏈接上網,且聯網的標準不僅限于Wi-Fi,還會有藍牙(Bluetooth)、Zigbee等技術相繼出現,促使網狀網絡(Mesh Networking)需求一觸即發。
 
 
物聯網(IoT)是今年必定談論的重點,隨著家中聯網裝置越來越多,未來幾年這些裝置預計也將從現階段的破碎化各自獨立連網,發展到結構化的網狀網絡,加上產業這兩年的幾個關鍵進展,如智能語音助理,讓廠商不約而同嗅到聯網智能家居的商機蠢蠢欲動,紛紛提出家庭無線連接解決方案。
 
 
 蓄勢“再”發
 
智能家居從被提出到現在已經超過20年,但其間不乏大廠戮力投入,不過截至目前為止,大致而言是失敗的,而從網絡架構來觀察,大概是透過無線個人網絡(WPAN)如藍牙,與無線局域網絡(WLAN)如Wi-Fi,控制網絡如采用802.15.4協議的Zigbee、Thread等,這些標準發展成熟,通常都是運作于2.4GHz或Sub-GHz頻段,并且具備低成本的整合解決方案,也支持網狀網絡架構。
 
另外,Amazon Echo在2016年竄起,成為智能家居控制中樞,掀起一股智能語音助理的開發風潮,Dialog Semiconductor產品營銷經理同偉指出,該公司推出的低功耗智能家居解決方案就支持Apple Home Kit開發平臺,另外,包括Google與Amazon預期是此領域三大平臺,除了開發的便利性與支持度之外,終端應用上,語音助理Alexa、Siri、Google Assistant使用便利性與服務的豐富度也是決勝的重點。
 
 
從實際應用情境來看,高通創銳訊(Qualcomm Atheros)產品管理部門資深總監Hugo Swart表示,聯網家庭應用其實就是一個具體而微的物聯網,也由于IoT應用破碎化的特性,不同標準的聯網裝置會出現在同一個環境中,未來長距離廣域網應用的智能三表:水表、電表、瓦斯表也會是家庭聯網的終端節點之一,可以整合這些不同標準網絡裝置的技術/廠商,就很容易脫穎而出。
 
高通資深副總裁暨連接技術業務總經理Rahul Patel表示,在物聯網的帶動下,正使得家庭自動化的連接技術與網絡架構急速也轉換,聯網標準、垂直領域的生態系統以及輸出與控制的平臺皆有所不同,各家廠商選擇各自喜好的陣營,無形中墊高家中網絡的復雜度,更進一步提升用戶網絡使用難度。
 
 
 各顯神通
 
Qualcomm、芯科科技(Silicon Labs)、Dialog Semiconductor與安謀國際(ARM)等廠商都積極提出家庭無線連接解決方案,以下就針對各家的技術與產品簡要介紹:
 
破碎又復雜的家庭聯網環境
 
Advanced RISC Machines
 
日本 官網:https://www.arm.com/
 
嵌入式處理器核心授權商ARM,針對物聯網時代,除了該公司的專長處理器之外,也推出從軟件、硬件到云管理平臺的mbed,包括系統底層mbed OS以及云平臺mbed Cloud,再透過并購的方式成立無線通信事業部,提供物聯網所需的短距離與中長距離無線傳輸技術IP。
 
ARM mbed計劃始于英國劍橋,主要是與芯片商以及開發板廠商合作,提供物聯網裝置開發的高度整合性以及安全性,mbed目前約有25萬名開發者,ARM物聯網事業群亞洲市場總監潘劭齊表示,透過mbed希望開發者更能由統一的云平臺管理,為裝置進行統一管理與韌體更新;而mbed OS也提供物聯網所需的連接性,從短距離包括藍牙低功耗、以太網絡、Wi-Fi、Thread等,到長距離的4G與NB IoT,都提供完整的資源。
 
ARM mbed提供了功能完整的云平臺
 
ARM的嵌入式核心近年發展順利,已經在業界建立起非常高的品牌知名度,該公司無線通信事業部技術營銷經理竇振誠表示,Cotex與Radio合起來就是Cordio,這個解決方案支持藍牙、Zigbee與Thread標準,應用領域同樣鎖定在智能家居與穿戴式周邊。另外,智能家居聯網的應用中,也包含部份長距離的應用需求,Cordio-N就是針對NB-IoT的IP。
 
走向物聯網時代,智能家居很可能是多網絡、多標準、多規格混合的應用環境,ARM特別針對短距網絡與長距離網絡提出解決方案,就是看好這些應用的市場潛力,所以也可能發生在同一個節點中同時有短距與長距離傳輸需求的現象,因此設計上有機會共享同一個運算核心,并整合不同的無線電(Radio)IP,讓節點的設計可以更簡單、成本更低、整合度更高。
 
Qualcomm Technology
 
美國 官網:https://www.qualcomm.com/
 
家中網絡復雜度提高,對一般使用者來說,像是家中長輩的使用挑戰變大。也基于此,網絡服務商需要花費許多時間教導民眾使用網絡,間接花費許多客服電話和到府維修的成本。為降低聯網復雜度與客服成本,網絡服務商應提供消費者更健全的聯網架構做為因應策略。
 
高通資深副總裁暨連接技術業務總經理Rahul Patel談到,網絡營運商的需求有三點:
 
第一、需要可以自動啟動與修復問題的平臺;
 
第二、保障網絡環境的安全與個人隱私;
 
第三、提供可以覆蓋家中整體范圍的網絡架構。
 
為此,高通推出一款結合眾多技術的高通網狀網絡平臺方案(Qualcomm Mesh Networking Platform),可因應上述營運商的三大訴求,協助OEM廠商與寬帶電信業者能夠提供新世代聯網住宅體驗。搭載高通網狀網絡平臺的裝置將可設計用來為家中各種智能家居裝置提供穩健且一致的連接功能,并提供包括語音控制功能、中控式管理與防護以及各種電信商等級網絡必備的網狀系統功能。
 
 
Patel指出,2016年以前Mesh Router使用量很低,但隨著網絡復雜度的攀升,刺激Mesh Router的需求成長,2016年底采用Mesh Router占了23%,預估2018年將會有更多聯網產品進入家中,預計2018年將有50%以上消費者購買Mesh Router的相關產品,而標準型Router使用量則會逐年下降。
 
高通網狀網絡平臺終端
 
另外,高通也提出以QCA 4020三頻系統單芯片(SoC)構成物聯網集線器(IoT Hub)的智能家居解決方案。QCA 4020支持藍牙5低功耗版本、雙頻Wi-Fi、IEEE 802.15.4,包括Zigbee、Thread,方便IoT Hub整合區域內所有居家裝置。
 
高通也將Google的語音方案支持納入,未來用戶只需透過手機向IoT Hub下語音指令,即可將新添購的裝置新增至家庭網絡中,簡化繁復的設定流程。另外,QCA 4024則是支持藍牙5低功耗版本和802.15.4,為功能精簡低價版本,應用于終端節點(Node)。
 
Silicon Labs
 
美國 官網:http://www.silabs.com
 
專注于家庭自動化、連接照明、穿戴式裝置和工業物聯網的多重協議、多重頻段應用,Silicon Labs于展示了EFR32xG12 Wireless Gecko解決方案,功能上強調RF性能、強化的安全加密加速器、更大的內存容量選擇、內部電容式觸控及額外的低功耗周邊和傳感器接口。
 
 
Silicon Labs IoT產品資深策略市場經理Jason Rock說明,EFR32xG12系列支持Zigbee和Thread網狀網絡、Bluetooth 5和專有無線協議。Silicon Labs藉由優化其無線協議堆棧架構實現不同網絡協議間的高效切換。例如,設備制造商可以利用單芯片透過智能手機上的Bluetooth來部署和配置裝置,之后使其加入Zigbee或Thread網狀網絡,以連接幾十甚至數百個終端節點。
 
為確保IoT安全性,EFR32xG12 SoC包含了第二個內部安全加速器,以專門用于多重協議無線電和NIST認證的真實隨機數生成器(TRNG)。此額外的硬件加密區塊以最新的安全算法運行,相較于傳統的軟件建置可提供更高性能和更低功率。Jason Rock強調,聯網裝置的安全性越來越重要,Thread標準加入更多安全防護規范,防止物聯網的黑客或網絡安全危害。
 
Acuity Brands照明公司(室內和室外照明、控制和能源管理解決方案的市場領導者)聯網控制產品營銷總監Bruce Bharat表示:“多協議連接帶來更先進的功能,有助于我們簡化聯網照明控制設計,同時滿足消費者關于易安裝和易在線更新以延長產品壽命的需求。Silicon Labs的Wireless Gecko平臺為我們提供了多協議SoC、模塊、穩健的軟件協議棧和強大的開發工具,能夠幫助我們的可網絡控制的LED設備和控制產品快速上市。”
 
Dialog Semiconductor
 
美國 官網:https://www.dialog-semiconductor.com/
 
智能家居應用包羅萬象,Dialog針對該公司投入的應用分為四類:
 
第一類控制應用包括智能插頭(Smart Plug)、智能照明(Smart Lighring)、遙控器(Remote Control)等;
 
第二類安全應用包括智能門鎖(Smart Door Lock)、門窗傳感器(Door and Windows Sensor)、檢煙器(Smoke/CO);
 
第三類能源應用包括空調(HVAC)、控溫器(Thermostat)、傳感器(Sensor);
 
第四類舒適應用包括智能家電(Smart Appliance)、感應標簽(Proximity Tag)、信標(Beacon)等。
 
以上這四類應用分別有不同的要求,Dialog Semiconductor產品營銷經理同偉解釋,安全性應用重視可靠度、安全、低功耗、小型化與快速反應時間,能源應用重視的面向則是可靠度、安全、低功耗、先進傳感器支持、小型化等,舒適性應用則要求可靠度、安全、低成本、先進傳感器支持、快速反應時間,控制類應用則強調可靠度、低成本、小型化與快速反應時間。
 
目前Dialog在已經提供支持藍牙標準的DA1458x系列與DA14680產品;DA1458x系列功耗低、尺寸小且系統成本較低,適合Beacono與感應標簽等較為簡易的應用。DA14680則是一個穿戴式裝置單芯片解決方案,整合藍牙、微控制器(MCU)以及充電功能,只須搭配傳感器與電池即可完成一個完整的穿戴式解決方案。
 
  總結  
 
物聯網的復雜環境與破碎化應用特性,是目前推動的一大瓶頸,所以先專注于范圍相對較小,但與每個人生活息息相關的家庭,應該是一個可以突破的方式。
 
如果能解決破碎化的問題,不同標準的互操作性,不同設備的整合,在家中發展一個完整的網狀網絡,屆時智能家居的愿景就不再只是口號,甚至有助于未來更大型物聯網的應用與發展。
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