藍牙Mesh可能突破物聯(lián)網發(fā)展瓶,頸嗎?

網狀網絡(Mesh)終于正式獲得藍牙(Bleutoth)支持，成為經互通性測試的全球標準，讓藍牙支持者能夠將目標瞄準于以往一直無法突破的機器對機器(M2M)、工業(yè)物聯(lián)網(IIoT)等新市場。

藍牙技術聯(lián)盟(Bluetooth SIG)行銷副總裁Ken Kolderup表示，新的標準將使其成員公司能夠“圍繞著諸如商業(yè)建筑物自動化等新興市場發(fā)展并提振業(yè)務”。Kolderup解釋，藍牙Mesh是商業(yè)建筑物和工廠自動化的“工業(yè)級”網狀網絡技術。它充份發(fā)揮了其他網狀技術無法達到的“可靠性、安全性以及可擴展能力”。

圖1：藍牙Mesh有助于擴展工業(yè)物聯(lián)網領域 (來源：Bluetooth SIG)

IHS Markit連網與IoT首席分析師Lee Ratliff認為，SIG宣布藍牙支持Mesh的決定“從長遠來看是非常重要的”。Ratliff指出，雖然“藍牙Mesh可能還需要一段時間才能找到自己的發(fā)展之路，但從藍牙的新標準中已能清楚地看到諸多優(yōu)勢，特別是在許多最具吸引力的市場，如照明、自動化、安全性、資產追蹤以及定位等方面?！?/p>

“藍牙至今一直是點對點的連接技術，它需要移動裝置以及人們加以擴展?！盧atliff解釋說：“Mesh則使藍牙能處理各種有關分散式智能系統(tǒng)的IoT應用，而無論是否需要人員的介入。”最終，其結果是使藍牙具有“因應大部份IoT市場的必要能力。”

“給我們Mesh!”

芯科科技(Silicon Labs)物聯(lián)網產品資深副總裁兼總經理Daniel Cooley可說是網狀技術的強力支持者。Silicon Labs已經從發(fā)展ZigBee和Thread等其他網狀網絡技術中累積多年經驗了，深深了解為什么消費者和工業(yè)市場都需要網狀技術。

Cooley說：“隨著人們對于網絡的期望越來越高，他們期待網絡能夠處理數(shù)百(或數(shù)千)個IP位址，從而在整個房子和建筑物上提供Wi-Fi等級的訊號性能。人們無法再忍受微弱的Wi-Fi訊號了，如果能以更少的天線擺脫束縛會更好?！?/p>

Cooley表示，藍牙5帶來了更高的資料速率和更長的范圍，但藍牙Mesh“進一步擴展范圍、打造更大規(guī)模的網絡，同時也減少了網絡所需的天線數(shù)量?！币虼耍^去五年來，藍牙SIG的許多成員都在要求：“請給我們Mesh!”

藍牙Mesh、ZigBee、Z-Wave和Thread比較

Ratliff認為，藍牙Mesh不可避免地“將會明顯侵蝕到ZigBee、Z-Wave和Thread原有的領域——其差異化的優(yōu)勢一直就在于網狀能力?！?/p>

他指出，“這些傳統(tǒng)的網狀協(xié)議都缺少在移動裝置(以及其他主要平臺，如數(shù)位語音助理)中的原生位置，因此，藍牙還可以充份利用在移動生態(tài)系統(tǒng)的影響力，這對于任何于消費應用(如智能家庭)而言都相當重要?！?/p>

那么，ZigBee、Z-Wave和Thread接下來如何求生存?

Ratliff建議，“其他技術必須更專注于其強項和差異化”。例如，ZigBee在照明、智能電表和商業(yè)應用方面表現(xiàn)強勁。Thread則是建立在網絡級經IETF標準認證802.15.4 PHY/MAC基礎上的全IP協(xié)議。Z-Wave在智能家庭自動化和安全性方面占據強勢地位，并廣受專業(yè)安裝人員和服務供應商的采用。

Zigbee聯(lián)盟(Zigbee Alliance)技術副總裁Victor Berrios指出，業(yè)界確實一直在期待藍牙Mesh的來臨。但在他看來，這一場戰(zhàn)爭還沒有結束。

他觀察到，藍牙Mesh“只是卷進了一場原本就在進展中的戰(zhàn)事，靠的是它現(xiàn)有技術與功能的品牌資產。”然而，Berrios提醒道：“物聯(lián)網的世界正迅速地向前邁進，它相當仰賴目前經認證的既有網狀網絡與應用層支持，并正擴展其互通性至更高層?！?/p>

他指出，我們今天所處的環(huán)境“經常要求多種選擇(單一來源提供多種技術選擇，即單一芯片支持多種無線電)，并期待互通性”，例如Dotdot等計劃。他們的設計旨在“提供一個強大的通用應用層，以支持Thread、Wi-Fi等不同網絡上的數(shù)百種裝置類型，從而實現(xiàn)物聯(lián)網的承諾?！?/p>

路由網狀協(xié)議 vs. 可控制泛流式架構

傳統(tǒng)的網狀網絡協(xié)議和藍牙Mesh之間存在架構差異。Ratliff解釋說，相較于藍牙Mesh采用“可控制的泛流式”(managed flood)架構，所有的傳統(tǒng)協(xié)議使用的都是預先規(guī)劃路徑(routed)的網狀網絡架構。

“藍牙Mesh是一種泛流式網狀架構，它十分簡單，而且僅需要很少的網絡管理開銷。但在某些情況下并不像路由網狀架構那么有效率。”他接著說：“而且，由于通常所有的節(jié)點都必須重覆每個封包，以保持其喚醒狀態(tài)，因此在功耗方面較不利?！?/p>

當然，藍牙的“可控制泛流式”架構希望透過讓低功耗節(jié)點保持“休眠”，只在收集佇列訊息與回應時才喚醒，以提高功率效能。Ratliff指出，“藍牙架構是否能像ZigBee/Thread/Z-Wave所使用的一樣好，還有待時間的證明?！?/p>

“而且，藍牙Mesh并不像Thread一樣是全IP的。許多人認為整個物聯(lián)網應該從端對端都使用IP。如果這一點變得來越重要，藍牙就可能因此而輸給Thread。”Silicon Labs當然不會僅支持一種網狀技術。Cooley表示：“不同的終端應用將選擇不同的網狀技術?！钡J為藍牙Mesh的優(yōu)勢在于其互通性?！斑@是我們第一次看到機器對機器之間的真正互通性?！彼忉屨f，因為藍牙Mesh涵蓋了完整的堆疊，包括網絡層和應用配置。

圖2：藍牙Mesh架構 

例如，藍牙SIG定義了用于燈泡和通用開/關模式的藍牙Mesh應用配置，從而為其互通性增加了不同的嚴密程度。相形之下，競爭的網狀網絡技術定義的是網絡層，而非應用層，讓開發(fā)人員突破參考設計限制并開發(fā)自己的應用。

照明平臺

隨著藍牙Mesh的推出，整個藍牙社群似乎由于“藍牙Mesh應用于建筑物照明的美好前景”而備受鼓舞。

但為什么對于燈泡感到振奮呢?首先，我們都知道，最受歡迎的Apple HomeKit采用的是Philips Hue燈泡，它透過ZigBee連接照明系統(tǒng)。

Kolderup解釋說：“我們目前正將照明視為一個平臺?！币坏┥虡I(yè)建筑開始用LED燈替代小型熒光燈(CFL)以符合規(guī)定，Kolderup說：“他們可以使用藍牙Mesh經由無線連接這些新安裝的燈。”突然之間，網狀網絡可以涵蓋整個建筑物，因為每隔幾公尺就安裝了一盞燈。簡而言之，他說，照明在“熱氣、冷氣和安全等其他建筑物自動化應用之上，建立了一個重要的據點，并成為一個重要平臺?！?/p>

Kolderup補充說，通常安裝在天花板上的照明系統(tǒng)，占據了可實現(xiàn)“尋找路線”和“資產追蹤”等其他藍牙應用的策略位置?！?/p>

圖3：藍牙Mesh網絡可用于資產追蹤 

事實上，James Brehm & Associates的IoT策略負責人Mike Krell指出，“對于藍牙長期成功但不一定需要網狀技術的關鍵領域就是信標(Beacon)。但是，網狀技術能與Beacon結合的事實，為藍牙在特定的廣告與定位應用方面，帶來了更勝于其他技術的真正優(yōu)勢?！?/p>

IHS分析師Ratliff也認為照明“非常具有吸引力”，原因有很多。首先，這是一個普遍的市場，橫跨所有地區(qū)的消費、商業(yè)和工業(yè)應用。其次，它本身就是一個很大的市場。第三，照明節(jié)點較密集，而非分散。Ratliff解釋說，對于一個可靠、強大的網狀網絡來說，這些都是十分關鍵的特征。此外，燈具通常高掛在上，因而具有清晰的視線，可以看到房間/建筑物的所有部份，覆蓋范圍和接收面更廣。

最重要的是，Ratliff說：“誰能在照明上勝出，就能擁有有巨大的優(yōu)勢，因為網狀網絡的建立一直是以照明系統(tǒng)為基礎，而且還可被其他無法自行夠快達到相同密集/分散式網絡的應用(自動化、安全與資產追蹤等)重覆利用，以確保有效通訊?！?/p>

Ratliff預測，“藍牙擁有更好的機會，能夠更快搶進ZigBee原已占有一席之地的商用照明。畢竟，沒有哪一種技術能永遠鎖定一個市場?！?/p>

至于高通的CSRmesh?

高通(Qualcomm)旗下的CSR很早就開始針對藍牙Mesh展開移動。該公司雖然領先推出其專有的CSRmesh，但高通也是藍牙SIG的成員，因而致力于推動藍牙Mesh。

在藍牙SIG正式公布藍牙Mesh之前，高通并不愿發(fā)表是否從CSRmesh轉型至藍牙Mesh計劃的任何評論。不過，業(yè)界分析師猜測這其實只是時間早晚的問題。

Krell說：“根據我的理解，這是韌體升級到現(xiàn)有藍牙無線技術的問題，預計高通很快地就會加以支持?！?/p>

Ratliff說：“我不知道高通的轉型計劃。但由于這只是一個軟體差異的問題，同時支持二者應該也沒什么問題。有些客戶可能更喜歡CSRmesh，有些OEM則會選擇專有的網狀協(xié)議，用于開發(fā)自家生態(tài)系統(tǒng)專用產品?！?/p>

藍牙Mesh生態(tài)系統(tǒng)

大約有150家公司都參與了藍牙Mesh的開發(fā)工作;其中，包括ARM、Cypress、愛立信(Ericsson)和Silicon Labs等幾家公司也參加了藍牙SIG的藍牙Mesh發(fā)布，表達對于新標準的支持。

Ratliff指出：“預計所有主要的藍牙芯片供應商都將支持藍牙Mesh，包括單模藍牙芯片的一線和二線供應商：Nordic、德州儀器(TI)、戴樂格(Dialog)、高通、Cypress、意法(ST)、Silicon Labs、恩智浦(NXP)與微芯科技(Microchip)。所有主要的雙模(BR/EDR + BLE)芯片制造商也將支持藍牙Mesh，但可能不會立刻移動——時間點將由移動作業(yè)系統(tǒng)(OS)決定?！彼⒀a充說，“所有的Ratliff指出：“預計所有主要的藍牙芯片供應商都將支持藍牙Mesh，包括單模藍牙芯片的一線和二線供應商：Nordic、德州儀器(TI)、戴樂格(Dialog)、高通、Cypress、意法(ST)、Silicon Labs、恩智浦(NXP)與微芯科技(Microchip)。所有主要的雙模(BR/EDR + BLE)芯片制造商也將支持藍牙Mesh，但可能不會立刻移動——時間點將由移動作業(yè)系統(tǒng)(OS)決定?！彼⒀a充說，“所有的硬體都回到能執(zhí)行Mesh的4.0版，讓擁有現(xiàn)行BLE芯片的任何公司都能支持僅使用軟體堆疊建置的Mesh。

至于Silicon Labs提供的藍牙Mesh呢?Ratliff雖然不確定其堆疊是否較競爭產品更具有技術優(yōu)勢或功能，但他強調，Silicon Labs本身“具有原生的優(yōu)勢”，因為該公司在ZigBee和Thread的發(fā)展上發(fā)揮了重要作用，而且比任何人更了解網狀網絡技術。他們在多協(xié)議芯片方面握有巨大的能力，我認為這將變得越來越重要。

此外，他強調：“Silicon Labs已經與在ZigBee占主導地位的照明供應商建立了合作關系。他們還擁有非常廣泛的IoT技術組合——不僅僅是BLE/ZigBee/Thread，還包括處理器、傳感器、模組與軟體等。”