芯耀
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智能建筑解決方案要想實現(xiàn)真正的智能化，需要找到最適合的無線技術(shù)并且充分利用其優(yōu)勢。
智能家居技術(shù)興起的理由數(shù)不勝數(shù)。想象一下你進入家門，穿過門廳來到廚房，打開冰箱給自己倒一杯牛奶。
這個過程可能會是這樣的：聯(lián)網(wǎng)家庭報警系統(tǒng)識別你的身份，并向智能鎖發(fā)出命令打開門；在你進入室內(nèi)后，智能感應(yīng)監(jiān)視器按照你預先設(shè)定的偏好調(diào)整百葉簾、控制燈光和空調(diào)；而智能冰箱會探測牛奶的消耗量，在必要時通過智能手機應(yīng)用程序提醒你補充冰箱存貨。
一切如行云流水般自然運轉(zhuǎn)，你甚至可以讓語音助手播放喜歡的播客……
隨著聯(lián)網(wǎng)報警面板、智能鎖、智能照明、供暖和通風系統(tǒng)等從邊緣走向主流，各行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)正在努力整合這些智能系統(tǒng)所依賴的無線通信技術(shù)、協(xié)議和標準，提升制造商之間的互操作性，從而簡化智能家居技術(shù)的推廣應(yīng)用。說到智能家居，總會涉及大量的技術(shù)，其中包括藍牙?低功耗和Thread。
藍牙低功耗和Thread都屬于短程通信技術(shù)，因此需要通過本地網(wǎng)關(guān)訪問互聯(lián)網(wǎng)。既然藍牙低功耗和Thread具有相似的功用，那么制造設(shè)備的智能家居解決方案開發(fā)商和購買設(shè)備的終端用戶應(yīng)該如何在這兩者中做出選擇？
在這篇文章中，我們將解釋這兩種技術(shù)的共同點和區(qū)別，以及兩者如何在智能家居部署中相互補充。
01.藍牙低功耗和藍牙Mesh
就知名度而言，藍牙顯然更勝一籌。目前市面上銷售的大多數(shù)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備都帶有藍牙低功耗，這種技術(shù)提供低功耗通信通道，可以將傳感器、交換器和電器等連接到智能手機，或者通過網(wǎng)關(guān)連接到互聯(lián)網(wǎng)。
藍牙低功耗的通信頻譜為2.4GHz，可實現(xiàn)每秒125至2000千比特的傳輸率，主要用于數(shù)據(jù)傳輸。藍牙低功耗在普通室內(nèi)環(huán)境中可提供視線外約50米的點對點傳輸。
與智能建筑的部署相關(guān)的是藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)。顧名思義，藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)可以將大量智能家居傳感器、電器、燈具和其他設(shè)備連接到Mesh網(wǎng)絡(luò)中，消息在網(wǎng)絡(luò)中從一個節(jié)點傳送到下一個節(jié)點，直至到達最終目的地。
藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)采用一種輕量級的“泛洪”方法在網(wǎng)絡(luò)上傳輸消息，將消息推送到附近的所有節(jié)點。這種方法讓可達網(wǎng)絡(luò)變得更簡單、更可靠、更具擴展性，并確保即使單個節(jié)點離線，消息也能到達目的地。
藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)由任意數(shù)量的低功耗節(jié)點構(gòu)成，例如傳感器、對低功耗節(jié)點提供支持的朋友節(jié)點(Friend nodes)、轉(zhuǎn)發(fā)消息的供電中繼節(jié)點，以及連接藍牙低功耗設(shè)備與藍牙Mesh的代理節(jié)點。
藍牙低功耗對于點對點鏈接的保護提供四個安全級別：無安全要求連接、不需要驗證的配對連接、需要驗證的配對連接，還有LE安全連接（最高安全級別）。
同時，藍牙Mesh使用三層安全密鑰，包括唯一設(shè)備密鑰、應(yīng)用程序密鑰和網(wǎng)絡(luò)密鑰。
02.Thread(802.15.4)
相對于藍牙而言，Thread算不上是一個家喻戶曉的名稱，其底層無線電協(xié)議IEEE 802.15.4也同樣少為人知。
與藍牙低功耗一樣，Thread的通信頻段也是2.4 GHz。但Thread特別為Mesh網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，所以將其與藍牙Mesh比較更有意義。
Thread最重要的優(yōu)勢是基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)，因此能提供原生IPv6支持，從而更輕松地構(gòu)建與其他制造商設(shè)備無縫交互的解決方案。也正是基于這一理由，連接標準聯(lián)盟發(fā)布的Matter智能家居通信標準才會選擇Thread而非藍牙低功耗來執(zhí)行設(shè)備通信。
藍牙Mesh使用“泛洪”的方式在網(wǎng)絡(luò)上傳輸消息，而Thread使用路由方法，消息可以沿著預定義路線從一個設(shè)備快速傳輸?shù)搅硪粋€設(shè)備，直至到達預期目的地。如果消息傳輸路線中的某個節(jié)點暫時離線，網(wǎng)絡(luò)會自動將消息重定向到替代路線，從而可以增加適應(yīng)性。
Thread Mesh網(wǎng)絡(luò)由三種不同類型的設(shè)備構(gòu)成，每個網(wǎng)絡(luò)最多可以有256個節(jié)點。終端設(shè)備（通常是傳感器或交換器）只是傳輸和接收數(shù)據(jù)。其次是路由器，一個網(wǎng)絡(luò)中最多可以有32個路由器。
路由器是負責接收消息、擴大消息傳輸范圍和重新傳輸消息的節(jié)點。還有邊界路由器，本質(zhì)上是智能家居網(wǎng)絡(luò)與更廣闊的互聯(lián)網(wǎng)之間的網(wǎng)關(guān)。
Matter標準選擇Thread的另一個原因是邊界路由器的成熟度，無論是在規(guī)范還是參考實現(xiàn)方面。邊界路由器支持NAT64和DNS64，這有利于從Ipv4轉(zhuǎn)換到IPv6協(xié)議，因此這類設(shè)備目前已經(jīng)可以在實際部署中使用。
Thread使用主密鑰來加密和保護所有數(shù)據(jù)流量，以確保通信安全。要加入Thread網(wǎng)絡(luò)，新加入節(jié)點需要使用DTLS會話向Thread Leader驗證身份，而DTLS會話以 PKI（公鑰基礎(chǔ)設(shè)施）或PSK（預共享密鑰）密鑰來保護通信安全。
03.共同點和差異
Thread和藍牙在很多方面具有可比性，兩者都提供2.4 GHz頻段的短距離無線通信，都可以用來建立Mesh網(wǎng)絡(luò)，并具備這種拓撲結(jié)構(gòu)的所有優(yōu)勢，包括更大的通信范圍和更強的穩(wěn)健性。而且，在電流消耗方面，兩者也大致相當。
但是，這兩種技術(shù)在一些關(guān)鍵特性上和其他更細微的方面確實存在差別。其中最重要的一點就是Thread使用互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)進行通信。所以解決方案開發(fā)商只要愿意增加數(shù)據(jù)開銷，就可以簡單直接地管理Thread通信，就像設(shè)計任何其他形式的有線或無線互聯(lián)網(wǎng)通信那樣。
而藍牙支持部署更大的網(wǎng)絡(luò)。憑借龐大的生態(tài)系統(tǒng)和在通信領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，藍牙提供了智能家居設(shè)備與智能手機之間的自然通信通道。
此外，藍牙設(shè)備不通過IP運行，這也帶來了一系列的優(yōu)勢。相比連接到互聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備而言，非IP設(shè)備安全風險較小，因此可以使用輕量級的安全協(xié)議來保護，安全開銷更低。
04.酌情選擇
藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)在智能照明解決方案中的應(yīng)用已經(jīng)很成熟，這些解決方案適用于商業(yè)和工業(yè)建筑。而Thread由于被列入Matter標準，因此很有可能在智能家居應(yīng)用場景中得到更廣泛的使用。
在蘋果、谷歌、三星、宜家、施耐德電氣等知名企業(yè)的支持下，Thread很可能在這項技術(shù)本身變得家喻戶曉之前，就已經(jīng)在聯(lián)網(wǎng)智能家居設(shè)備之中派上用場。
最后，對于特定的部署，哪種技術(shù)才是最優(yōu)之選將取決于實際的應(yīng)用場景和具體的互操作性要求。工業(yè)應(yīng)用場景很可能會繼續(xù)支持藍牙低功耗和藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)。而隨著Matter標準在業(yè)界的影響力越來越大，Thread也將成為智能家居和建筑互聯(lián)中設(shè)備間通信的有力備選方案。
與此同時，按照Matter標準，藍牙低功耗憑借其當前在智能手機和平板電腦中的廣泛普及，將是連接智能家居設(shè)備進行接入管理和配置的首選通信選項。
本文作者 |?Hari Vigneswaran，u-blox短程通信高級工程師；
Stefan Berggren，u-blox短程通信產(chǎn)品營銷經(jīng)理
