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Silicon Labs 芯科科技

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智能家居哪个无线协议发展潜力大?Silicon Labs这样说

2019-07-04
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今年的CES Asia 2019展几乎就是智能家居、智慧城市、智能生活的天下,只不过不同智能家居设备制造商的产品标准、生态不同。小米、华为、苹果、亚马逊这样的平台本来就在构建自己的智能家居生态,Signify、小燕科技这些智能家居制造商也在组建各自的生态。

 

更重要的是,无论是平台还是制造商,所用的无线通讯标准还各不一样:比如小燕科技以Zigbee为主,而BroadLink则强调Wi-Fi,米家有越来越多BLE Mesh设备。这些看来碎片化的状况,可能会让普通人不知从哪里入手;或者这种碎片化是否对行业本身的发展也更不利?



实际上,这些无线通讯协议在应用上也有各自的优劣。Qorvo无线连接业务部总经理Cees Links在《物联网标准:终局之战》一文中颇具新意地将各种物联网标准切分成公共空间、私人空间和个人空间,比如LTE、NB-IoT是室外大范围的标准,而Wi-Fi、Zigbee则属于室内如家、办公室的私人空间,BLE低功耗蓝牙是更短距离的个人空间。不过这些“空间”又在彼此侵蚀。

 

多协议各自补足短板

Silicon Labs(亦称“芯科科技”)近期在展会中展示了一套系统,网关本身与智能音箱及智能家居设备采用Zigbee连接,而网关和手机则采用蓝牙连接:手机一样可以控制家中设备。这主要依托于Silicon Labs多协议支持的SoC,不过现场工作人员表示演示中的这套系统仍基于Wireless Gecko一代平台,前不久Series 2二代平台也已经发布了。



实际上,不同的协议标准始终在发展中取长补短,企图在各自的“空间”之外夺取属于别家协议的空间。Silicon Labs近期的一些动作也恰好表明了这一趋势。前不久,Wireless Gecko针对Wi-Fi解决方案,通过降低发射接收电流、睡眠电流,使用较少的信道容量、重发,将功耗降低一半。Wi-Fi应用于智能家居的一个重要痛点就是其功耗相较蓝牙、Zigbee都明显更高。



另外,随2018年蓝牙Mesh协议发布,蓝牙也在补足相比Zigbee组网不灵活、网络容量不够的短板。今年Silicon Labs的蓝牙Mesh也陆续应用到了智能家居产品中。Silicon Labs物联网市场营销和应用副总裁Matt Saunders,在CES Asia展会期间发起的媒体沟通会上特别提到,在不同的应用领域,今年蓝牙Mesh采用率也呈现出了高速增长。

 

不同协议对其他协议的企图渗透工作,其实都算不上成功。20年前蓝牙就企图取代Wi-Fi,现在看来几乎是天方夜谭。而蓝牙即便加上了mesh组网特性,似乎也并没有对Zigbee产生实质性的撼动。Matt Sanders也提到,需求更高的可靠性和稳定性,Zigbee仍是很好的选择。Silicon Labs中国区总经理周巍表示,BLE(低功耗蓝牙)设备本身的功耗要求就低,这是优势所在,而蓝牙在mesh网络方面仍然“比较年轻”,这和蓝牙技术联盟推这项标准的速度也有关。

 

拥抱多生态、多平台

“光是用户的情况就比较复杂,可能买个房子,地产商为房子搭建的智能家居系统用的是Zigbee,但可能主人的孩子又是小米的品牌粉丝,要用到BLE。没有一个标准在一个应用层能够垄断。即便很多企业在推某一种标准,迟早多通讯的东西会共存。我们的某些客户已经在做三合一的网关。”



2018年4月,Silicon Labs收购Sigma Designs的Z-Wave业务,很快就在Wireless Gecko平台推出Z-Wave 700。Z-Wave也是具备mesh组网能力的一种技术。至此,Silicon Labs的一体化无线硬件、软件产品组合的目标就正式达成了。

 

“每家企业做生态系统的标准不同,比如小米是BLE mesh,华为以Zigbee为主。我们就会帮助企业一起去制定标准。我们作为芯片供应商,拥抱所有的协议、全部的标准,我们要做的是标准的东西。”“这两年随着大家都在走向成熟,小米、阿里都要做标准的东西,因为唯有标准才能让互联网沟通。”

 

针对各智能家居生态的搭建,“以飞利浦Hue系统为例,我们前一阵和飞利浦合作,把他们的要求做到SDK软件层。这样就能帮助很多客户进入到Hue生态,这是很实际的例子。像这样的生态链也有很作的合作伙伴,我们就能帮助企业进到这样的生态链中去。”

 

所以Wireless Gecko Series 2支持包括Zigbee、Thread、蓝牙、Z-Wave和Wi-Fi在内的主流物联网协议,这是拥抱不同平台、生态的基础。而在性能方面,这次的二代产品采用Arm Cortex-M33处理器核心,速度相比第一代翻倍;集成的PA/LNA,链路预算可以达到125 dBm;另外集合了专用的安全内核,支持硬件加密、安全启动、安全调试访问和TRNG(真随机数生成器)。

 

性能和安全性加强是这类平台的常规迭代思路,不过其中的核心仍在功耗与体验。比如用一节纽扣电池驱动的门窗磁传感器,要保证长达一年的续航,低功耗就成为了刚需。所以Wireless Gecko这类产品需在功耗方面下工夫。这一平台的首款产品EFR32xG21功耗表现为8.8 mA RX(1 Mbit/sGFSK)和33.8mA TX @10dBm。


不过这个数据并没有包含DC/DC,这款产品主体上还是针对AC供电的设备,例如智能灯泡、智能网关等。但这个数据也依然比一代更出色。Matt Saunders也说针对电池供电设备的产品会很快推向市场。


 

另一方面就是射频性能了。Silicon Labs宣称,EFR32xG21比同类产品多出2倍的覆盖范围。上面这张图给出了其射频在家中可覆盖范围的参考,对比的是链路预算(link budget)得出一个大致的概念;随后通过提升抗干扰能力,重传的需求会更低,提高可靠性——在此消彼长的权衡关系中来降低功耗;配合安全方面注重“硬件加密”,硬件加密引擎就比软件在负载和耗电上有了优势。

 

坚持在IoT市场的投入

上述Silicon Labs“拥抱多平台”的策略本质,都是为开发者或者厂商提供更多的选择,要用哪种标准,选择何种生态都没问题——甚至开发者要在将来转换方向,都可以更灵活地过渡。这对Silicon Labs,或者开发者来说都是实现企业收益最大化的一个方法。

 

这应该是Silicon Labs理念中“多通讯共存”的原因。所以Wireless Gecko二代的开发工具部分也极尽可能地做兼容,延续了一代的底板:一代开发者采购新的模组,通过原来的底板,这也有助于增强用户粘性。SoC产品封装虽然并未做到兼容,但API跟过去是一样的,软件也做到了完全兼容。

 

从Silicon Labs 2018年的财报来看,这家公司现如今过半的收益都来自IoT。而驱动IoT的主要就是智能家居、工业、计量、照明等产品。周巍说:“我大胆预测,2019年中国智能家居行业会呈现出破竹般的上升趋势。”这从今年CES Asia展的几个展馆实际上都能看得出来。Matt Saunders还特别提到,即便在中美贸易战之际,Silicon Labs也会坚持在中国的投入;而且Silicon Labs对IoT的投入不会改变,只会更加坚强。这是Silicon Labs的大势所趋。

 

原文链接:https://www.eet-china.com/news/201906131615.html

 

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