今年的 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(wǎng)絡，同時享受分布式架構帶來的優(yōu)勢，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(shù)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、BluetoothLow Energy、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(wǎng)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。本白皮書將探討為什么采用 CHIP 將會實現(xiàn)真正的智能家居。

1、Wi-Fi 6 分布式架構和 Pod

Wi-Fi 6 的分布式架構包含一個路由器和一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(wǎng)相連的主路由器。這樣整個房屋范圍內(nèi)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(wǎng)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)劃中。

盡管“Pod”這個詞聽起來很簡單，但它卻是個相當復雜的設備。

2、互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議互聯(lián)家居 (CHIP)

CHIP 是一種新的物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)絡技術進行設備認證，從而實現(xiàn)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(wǎng)絡標準。從本質(zhì)上講，CHIP 整合了現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)標準的不同要素。如今，物聯(lián)網(wǎng)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(wǎng)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(shù)據(jù)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。

圖 1. 網(wǎng)絡生態(tài)系統(tǒng)共存：CHIP 是一種聚合標準，匯集了現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)標準。

3、CHIP 如何將所有智能家居設備連接至 Wi-Fi 網(wǎng)絡

圖 2.即插即用：這一物聯(lián)網(wǎng)前景可利用 CHIP 認證設備通過 Wi-Fi 網(wǎng)狀網(wǎng)格上的 pod 連接和發(fā)送數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。消費者可根據(jù)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。

CHIP 標準將支持終端設備（物聯(lián)網(wǎng)的“物”）和 Wi-Fi 6 網(wǎng)絡的“Pod”通信，并通過這些 Pod 與互聯(lián)網(wǎng)通信。傳感器終端節(jié)點數(shù)據(jù)可放在需要的地方。這個概念使 Wi-Fi 6 和 CHIP 成為室內(nèi)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(wǎng)絡，連接到互聯(lián)網(wǎng)。隨著 Wi-Fi 連接的普及，很多家庭中的 Pod 數(shù)量開始顯著增加。通過物聯(lián)網(wǎng)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(xiàn)家中連接和云連接。一些 Wi-Fi 路由器公司已經(jīng)在產(chǎn)品中納入了 CHIP 無線電(IEEE 802.15.4)，這樣其產(chǎn)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(wǎng)格功能。Wi-Fi 6 實現(xiàn)全面覆蓋后，終端設備始終處于 Wi-Fi pod 的范圍內(nèi)。因為網(wǎng)格功能會消耗大量功率，采用 Wi-Fi 6 網(wǎng)格功能的無網(wǎng)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(wǎng)終端設備的成本和設計復雜性將顯著降低，同時可實現(xiàn)更小巧、更美觀自然的設計。

4、關于藍牙和藍牙低功耗網(wǎng)格

那么藍牙和藍牙低功耗網(wǎng)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(zhì)上是一種連接技術，并不適合聯(lián)網(wǎng)。

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(wǎng)絡連接，并使用低能耗藍牙連接到智能手機進行調(diào)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(wǎng)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(wǎng)絡安全密鑰），然后建立 802.15.4 與 Wi-Fi 網(wǎng)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？

過去十年推出了許多物聯(lián)網(wǎng)標準和計劃，但沒有一個在物聯(lián)網(wǎng)市場占據(jù)主導地位。其中一個原因就是，不同于 Wi-Fi，物聯(lián)網(wǎng)標準需要定義應用協(xié)議。價值創(chuàng)造通常是由應用實現(xiàn)的，例如：為什么中控鎖常用于汽車中，但在房間內(nèi)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(xiàn)。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(chǎn)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(jīng)完全向后兼容 Wi-Fi 5 等技術。但 CHIP 未來能否向后兼容現(xiàn)有的藍牙和 ZigBee 設備？無線電或網(wǎng)絡協(xié)議無法向后兼容，例如基于 CHP 的新型燈具將無法在舊的 ZigBee 網(wǎng)絡中使用。然而，兩者都可以與 Wi-Fi 6 網(wǎng)絡協(xié)同工作，而應用集成也將由此展開。

總結

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(xiàn)，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(wǎng)絡通信。

CHIP 和 Wi-Fi 6 將會是理想組合，可通過 Wi-Fi 網(wǎng)格大大簡化室內(nèi)/智能家居網(wǎng)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。

關于作者

Cees Links Qorvo 無線連接業(yè)務部總經(jīng)理

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(wǎng)路由器和熱點基站。他參與了 IEEE 802.11 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(wǎng)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(xiàn)在已經(jīng)成為 Qorvo 的一部分。Cees 目前擔任無線連接業(yè)務部總經(jīng)理一職。

文章出處：【微信公眾號：Qorvo半導體】

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