雖然物聯(lián)網(wǎng)大部分依賴于傳統(tǒng)的嵌入式開發(fā)技能，但始終在線連接的要求要求工程師不僅要為無線方法做出決策，還要為通信協(xié)議做出決策。因此，不同的協(xié)議正試圖將自己確立為提供從邊緣節(jié)點(diǎn)到云的數(shù)據(jù)通信的基石。對(duì)于某些類型的數(shù)據(jù)或交換數(shù)據(jù)的方法，每一個(gè)都在爭(zhēng)相被視為最好的。

Thread 協(xié)議（圖 1）最初是為 Nest Labs 在其智能恒溫器和煙霧探測(cè)器產(chǎn)品中使用而開發(fā)的，并于 2015 年被 Google 收購(gòu)。隨著合作伙伴和用戶社區(qū)的不斷壯大，Thread 的技術(shù)證書使其成為 ZigBee、Z-Wave 和藍(lán)牙低功耗 （BLE） 等產(chǎn)品的可行替代品。Thread 成功的原因之一是谷歌選擇不開發(fā)全新的協(xié)議，而是基于已建立的 IEEE 802.15.4 無線標(biāo)準(zhǔn)。

【圖1 | Thread 協(xié)議的主要組件。Thread 以電器、訪問和氣候控制、能源管理、照明、安全和安保為目標(biāo)。（通過線程組）］

BLE 可能是最接近 Thread 的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，但 BLE 無法形成自愈網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，這正日益成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的先決條件。可靠性是任何形式的基于傳感器的通信的關(guān)鍵，例如恒溫器、安全警報(bào)，當(dāng)然對(duì)于安全性至關(guān)重要的工業(yè)應(yīng)用也是如此。

盡管如此，BLE 肯定還沒有退出物聯(lián)網(wǎng)競(jìng)賽。多年來，藍(lán)牙從各種形式的功能增強(qiáng)中受益，現(xiàn)在藍(lán)牙特別興趣組 （Bluetooth SIG） 的一些參與者，例如博通、高通和其他行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者，正在努力提高 BLE 的功能使其適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

高度集成的 BLE SoC 的一個(gè)很好的例子是 Broadcom 的 BCM20737 WICED SMART 藍(lán)牙設(shè)備，它使用低功耗 WICED 智能芯片具有安全功能和 iBeacon 技術(shù)。它包括 RSA 4000 位加密和解密支持，并包括對(duì) A4WP Rezence 無線充電的本機(jī)支持。

藍(lán)牙 SIG 也為連接到互聯(lián)網(wǎng)鋪平了道路。2 月，它啟動(dòng)了藍(lán)牙智能網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)工作組（已得到 80 多家公司的支持），目標(biāo)是構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)能力的架構(gòu)。

IPv6、IEEE 802.15.4 和 Thread、ZigBee 和 Z-Wave 使用的低功耗無線個(gè)域網(wǎng) （6LoWPAN） 上稱為 IPv6 的個(gè)域網(wǎng)是互補(bǔ)的，因?yàn)楹髢烧弑幻鞔_設(shè)計(jì)為服務(wù)于有限的設(shè)備處理能力、低數(shù)據(jù)速率、極低的射頻輸出功率以及電源或電池的最低功耗。這應(yīng)該使設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單且具有成本效益。128 位 AES 加密是這些加密的標(biāo)準(zhǔn)，美國(guó)國(guó)家安全局認(rèn)為這種方法被評(píng)為“秘密”許可級(jí)別，因?yàn)槌?jí)計(jì)算機(jī)需要 149 萬億年才能破解密碼。

憑借 Thread 的低延遲（通常為 100 毫秒，遠(yuǎn)低于 Wi-Fi），它可以在網(wǎng)絡(luò)上容納多達(dá) 300 臺(tái)設(shè)備、AES 128 位安全性和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)方法，使其成為一個(gè)非常強(qiáng)大的使用協(xié)議在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中。也就是說，沒有證據(jù)表明 Thread 將成為物聯(lián)網(wǎng)連接領(lǐng)域的主導(dǎo)領(lǐng)導(dǎo)者。隨著物聯(lián)網(wǎng)的預(yù)測(cè)增長(zhǎng)（圖 3），許多協(xié)議顯然有建立自己的空間，可能在特定應(yīng)用中開辟自己的利基市場(chǎng)。

【圖3 | 無線設(shè)備的預(yù)計(jì)增長(zhǎng)表明物聯(lián)網(wǎng)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。（通過 BI 智能）］

但是 ZigBee/ZigBee Pro、Z-Wave、AllJoyn、CSR Mesh 和 IoTivity 呢？

ZigBee 3.0 工作頻率為 2.4 GHz，最大數(shù)據(jù)速率為 250 kbps，已獲得大約 400 家供應(yīng)商的廣泛支持，并且可以使用成熟的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議支持?jǐn)?shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)。它的鏈路距離約為 100 英尺，支持 IPv6 并提供 128 位 AES 加密安全性。這個(gè)最新版本包含了多年來激增的所有以前的 ZigBee 配置文件，ZigBee 聯(lián)盟因此受到嚴(yán)厲批評(píng)。

ZigBee 旁邊是相對(duì)較新的 ZigBee Pro 規(guī)范。該網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議明顯針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了優(yōu)化，不僅可以在 2.4 GHz 頻譜中運(yùn)行，而且還可以在 800-900 MHz 的未經(jīng)許可的 ISM 頻譜中運(yùn)行。使用頻率捷變擴(kuò)頻調(diào)制方法，超過 16 個(gè)通道，除了廣播傳輸選項(xiàng)外，它還支持多星型拓?fù)?。與大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用程序一樣，節(jié)能是首要考慮因素，因此該協(xié)議適合那些沒有電池但通過各種機(jī)電、光或運(yùn)動(dòng)方法收集能量的設(shè)備。

與此同時(shí)，Z-Wave 僅在 800-900 MHz ISM 頻段內(nèi)運(yùn)行。Z-Wave 僅在 100 英尺左右的有限范圍內(nèi)、低數(shù)據(jù)速率 （100 kbps） 和最多支持 232 個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況下獲得了超過 375 個(gè)組織的支持。

來自 Linux 基金會(huì)的 AllSeen 聯(lián)盟及其 AllJoyn 框架。AllJoyn 是一個(gè)新興的開源協(xié)作軟件框架，它允許開發(fā)人員為物聯(lián)網(wǎng)編寫應(yīng)用程序，無論品牌、類別、傳輸介質(zhì)和操作系統(tǒng)如何，而無需使用云甚至互聯(lián)網(wǎng)（兩者都受支持，但是）。它提供對(duì) Wi-Fi、以太網(wǎng)、串行和電力線傳輸媒體的支持。支持的操作系統(tǒng)包括 RTOS、Arduino、Linux、Android、iOS、Windows 和 Mac。該框架使用 128 位 AES 加密，目前受到 120 多家公司的支持。

Linux 基金會(huì)內(nèi)部運(yùn)行的另一個(gè)協(xié)議是 IoTivity，它專注于提高互操作性和定義物聯(lián)網(wǎng)的連接要求。它使用通用通信框架以無線方式連接和管理個(gè)人計(jì)算和新興物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的信息流，而不受外形尺寸、操作系統(tǒng)或服務(wù)提供商的影響。

在 Google 的支持下，Thread 極有可能蓬勃發(fā)展。在一家通過提供大量云連接平臺(tái)來?yè)肀锫?lián)網(wǎng)的公司的支持下，它應(yīng)該做得很好。但是，還有許多其他的云服務(wù)提供商正在日益壯大。雖然它們中很少有人可以在規(guī)模上競(jìng)爭(zhēng)，但它們確實(shí)為其他協(xié)議在未來獲得重要份額提供了很多機(jī)會(huì)。

審核編輯：郭婷