物聯網解決方案,一個基於 Wi-Fi、一個基於 ZigBee,兩者的優勢和劣勢有哪些?
目前知道的有:
WiFi解決方案:信號強,控制靈敏,遠程有優勢,但是功耗高;
ZigBee解決方案:功耗低。
如果是智能傢具這種民用消費級市場,恰好跟公司產品很像,這是之前寫的分析ZigBee, Wi-Fi和BLE的文章,可以看看,興許偶幫助
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物聯網浪潮下,到底選用哪種通信方式將硬體與雲連接起來?這是所有智能硬體創業者乃至消費者都感到頭痛的問題。做為當下最時髦最科技的燈廠,斗膽來介紹一下當下三種模式ZigBee, Wi-Fi, BLE三者之間的區別。
我想也沒有誰比我們yeelight更適合來介紹了,因為現在市面上有三款智能照明產品,恰好就分別對應三種模式,順便也解釋下我們yeelight blue跟hue的區別。
1 hue. ZigBee
首先解釋下ZigBee這個名字的由來。蜜蜂在發現花叢後會通過一種特殊的肢體語言來告知同伴新發現的食物源位置等信息,這種肢體語言就是ZigZag行舞蹈,是蜜蜂之間一種簡單傳達信息的方式。藉此意義ZigBee作為新一代無線通訊技術的命名。
Philips hue使用的ZLL(ZigBee Light Link)是在ZigBee協議上開發的一個擴展集,這個協議由飛利浦主導,希望能夠更簡單的實現燈的智能連接,第一款產品hue可以說從照明史上開闢了一個新的時代。
ZigBee是低速的,低功耗無線控制協議,特色是可以自動組成網路,網路的每個節點可以借力傳輸數據,網路中需要一個集中節點來管理整個網路,也就意味著ZigBee網路中必須有一個類似路由器的角色,完成ZigBee協議到互聯網協議的轉換,這個額外的傢伙就是hue的Starter包裡面的那個Bridge的東西,它本身沒有額外的用處,但是可以將其他的燈整合為一個網路,並連接到互聯網上。
壞處就是增加了成本,增加了安裝的複雜度,而且不能被我們的手機直接連接,必須要轉接,好處則是通過Bridge可以讓ZigBee燈連接到互聯網上,從而具備了更多的遠程訪問能力(也意味著風險),hue就是基於這種技術的產品,每個子網大約支持50個節點。
ZigBee產品通常功耗較低,成本也相對於Wi-Fi產品低一些,與低功耗藍牙產品相仿。hue第一代使用了TI的253X作為燈的方案,屬於性價比較為適中的成熟ZigBee方案,從光學方面,飛利浦無愧於多年的照明行業積累底蘊,不但從多色溫方面無可挑剔,在色彩方面也可以實現絕大部分的色域範圍,可惜在二代以後大幅縮減降低成本,減少了近40%的燈珠可謂誠意下降不少啊。
再一個就是hue昂貴到連老美都抱怨的價格,入門套裝1699元,包括三個燈泡+一個網關,恩,真是土豪吶。
2 Lifx . Wi-Fi
Wi-Fi的話,相信我們大家都很熟悉了,是我們大家手機上內置的網路協議,使用了Wi-Fi協議的Lifx智能照明產品也是能夠直接連入到互聯網的智能照明產品,當然,也能夠直接從手機中訪問到。
Wi-Fi優點是速度相對較快,能夠無需網橋直接接入互聯網,而且可以無縫與手機進行通信,主要的缺點在於,相對起來Wi-Fi晶元的封裝尺寸稍大,而且功耗較高,Lifx待機功率可能高達1W,而BLE和ZigBee典型待機功耗在0.1w內,而從實際的測試表現看,Lifx在色彩的漸變能力和散熱控制上確實還欠火候,在球泡燈的體積內提供17W的最大功率設計,確實有較大的風險(畫外音:這燈能活的久么!)。理論上,WiFi接入方式的接入上線主要限制於WiFi路由器的節點數量(典型值為數十個節點)。
另外一個,就是目前大家普遍關心的安全問題,想一想智能家居裡面的產品要是靠Wi-Fi連接的,萬一哪天被黑了,還真是有點可怕呢。
3 yeelight blue . BLE
BLE(低功耗藍牙技術)是最新的專註於低功耗(紐扣電池可持續待機半年以上)、快速連接(僅需1-3ms)、長距離通信(長達50m以上)的新一代短距離無線通信規範,特別注重和優化了小數據包的數據交換,可以說是為物聯網不同廠商IOT(互操作測試)時代量身定製的通信手段,缺點是不能被老式智能手機支持(僅支持iPhone4S以後的蘋果手機和Android4.3以後的Android手機,小夥伴們好換手機啦,現在手機這麼便宜,你說是不)
但是隨著時間推移,大部分現代智能手機都已經可支持,目前正在迅速成為新一代智能硬體的標準通信協議。在蘋果發布了iBeacons標準後,這種非連接性的通信方式大大增加了BLE控制產品的可能性和想像空間, 在後面發布的藍牙4.1協議中,BLE產品具備了ZigBee才有的自組網特徵,這些都在向傳統的ZigBee產品勢力範圍發起衝擊, yeelight Blue產品作為具有代表性的BLE智能照明產品,也在迅速吸收標準通信協議升級帶來的好處,將更強大的能力和低廉的成本帶到智能照明領域。
----------------------------更新一下,2015年6月22號----------------------------------------------------
差不多時隔一年了,還是陸陸續續有人關注,對幾個協議、應用場景的認識也更加深刻了,更新一下觀點:
1 Wi-Fi 的話,不適合擴展為智能家居層面上的控制協議。家庭用戶的路由器基本都是最普通的路由器,當有10個以上的設備接入路由的時候,路由器根本承受不了這樣的負擔。通俗一點來說,設備越多,Wi-Fi 都可能連不上了。
2 對於藍牙,普通的單品,或者沒有遠程使用場景的設備,是適合用藍牙協議的。比如音箱,比如一些開關,再比如微波爐(假如有的話)。藍牙更多解決的是便捷,以及近場交互。
3 ZigBee.這個協議雖然目前比較混亂,但是相應的潛力與擴展性都是特別大,特別像谷歌提供的安卓框架,企業可以根據自己的產品深度定製系統。
你得看應用。
比如說簡單的家庭應用,就並不適合zigbee。
因為zigbee最大的優點是自組網,託管鏈接。這一點wifi實現起來是困難的,但不是不可行。
同時,zigbee每個模塊都可以提高功率做協調器節點和路由節點,只要代碼寫的好,網路非常健壯,而不是wifi壞掉了發射器整個網路就癱瘓了。
然而家庭使用物聯網,首先是主流手機沒有幾台是集成了zigbee管理模塊的,集成了也沒啥用,儘管不貴;其次是wifi布網成本較低,zigbee組網成本比較高,我指的是技術成本;最後zigbee傳輸速率比wifi差的太多了,還是串口級別的數據,並不適合家庭物聯網尤其是需要傳輸較大量數據的情況。
但是複雜的工業應用就非常適合zigbee,尤其是傳輸監測信號,可能存在節點移動,無電源長期工作等情況尤其是如此。
曾經寫過zigbee 森林火災監測監測(無源)和老式建築防火監測改造(有源)的代碼,一個路由節點壞掉了之後,連接上的多個感測器節點再組網的速度小於50ms,非常非常快。
TerryFriends 前幾天正好對這個這個問題進行了討論,供你參考啦。TF圓桌:ZigBee、Wi-Fi、BLE 技術哪家強? - Terry Friends - 知乎專欄
原文:
還有幾天就迎來 2015 年新年,全球科技產業也馬上迎來第一場盛會:CES 2015大會。據相關機構預測,智能家居將會在這次大會上嶄露頭角,在這個群雄割據的時代,本次 CES 大會備受矚目,畢竟作為全球各大電子產品企業發布產品信息窗口的大會有可能決定未來的坐席,那麼到底 ZigBee、Wi-Fi、BLE 誰會成為智能家居的王者?讓我們拭目以待。
ZigBee、Wi-Fi、BLE 無線技術的選擇
@李京
智能家居以後都是 Wi-Fi 或者藍牙, ZigBee 或許會被淘汰,智能家居的定製安裝都是乙太網和匯流排為主。
@張陽陽
Wi-Fi 可以聯網,不能組網; ZigBee 可以組網,不能聯網; BLE既不能組網,也不能聯網,但超低功耗應用很廣。有意思的是, Wi-Fi 、 ZigBee 、 BLE 都在往同一個方向發展,那就是組網+聯網。不談未來,存在的系統當中, ZigBee 、 Z-ave 、 RF 不都是實例嘛。
@師海珍
真正的智慧家庭一種無線技術是解決不了的,需要多種技術融合。
@張陽陽
我認同互相融合的問題,存在即是合理,而不是誰替代誰,以後是什麼時候,誰知道呢,看眼前吧。大家都好好做產品,用戶不在乎技術。今年最熱最泛濫的一個問題就是,Wi-Fi 、ZigBee 、BLE 到底選擇什麼技術。談太多了,踏踏實實做好產品吧。
ZigBee 和 Z-Wave 目前都有市場,在系統市場,我認為 ZigBee 最大的問題就是沒能統一。這也是為什麼很多路由廠商,想集成組網技術,Z-Wave 好聊,但是 ZigBee 不知道該怎麼集成, ZHA 協議太複雜, ZLL 夠簡單了,但是只針對照明。目前 ZigBee 系統基本上都是私有協議。不過統一不是廠家能解決的,家電企業都很大了吧,還不是一直沒統一,反而被互聯網降維整合,現在也能通過其他方式互聯互通。統一不是說說,閃聯也做了很多努力了。
@趙德明
標準是聯盟和行業巨頭才能解決的。閃聯聯盟是其一,軟硬體巨頭也有能力整合。我們是 2004 年閃聯聯盟核心會員,也是中國智能家居產業聯盟會員,10 年了!標準很難,做好產品先,砥礪前行。
@張陽陽
一個不太成熟的觀點:現在都說智能家居有 3 個階段,系統、單品、系統
1.0 是大而全的系統,Control 4 和快思聰,但是太複雜,價格貴,市場接受不夠,用戶體驗不好,所以沒起來
2.0 說的就是現在,所謂單品,其實單品不是智能家居大家都知道,但是單品確實可以推動智能家居前進,這一年,多少資本、多少創業者加入,NEST 有功勞,但其實 NEST 不是單品,而是微系統。
3.0 不會難么快回歸大系統,一定是可以聯動的小微系統。
我看 ZigBee,同樣是 3 個階段,ZigBee 系統開發起來複雜,這是技術決定的,但是最大問題是沒統一。2.0 走單點突破,所以捨棄大而全的系統,走 ZLL,這是飛利浦 HUE 也在推的,希望以照明帶動系統; 3.0 據說快來了,還不知道怎麼樣,邊走邊看。
@宿為民
ZigBee 3.0 標準解決了智能家居的應用層協議,包括家庭監控類,能源管理類,安全類和智能家電類,集各大公司的貢獻,是真正實現智能家居互操作的標準。
@徐洪傑
Z-Wave 、Zigebee 、Wi-Fi 、BLE 都有其各自的優劣之分吧,用戶說實在不關係這個,能給他帶來智能體驗的就是好東西。所以我覺得,集成技術的結合或許是最好的,還真不至於糾結哪一個最好哪一個最壞。有木有人來說說市場情況啊,大家都知道內熱外冷,但該怎麼解決呢?企業要生存,該怎麼更好的生存?用戶要體驗,該怎麼解決用戶的體驗?
@劉宗儒
Wi-Fi 和 BLE 肯定要做,手機里有,用戶都熟悉。藍牙 4.1 如果真能成熟一定有大發展。ZigBee 的興起就看燈了, ZHA 和 ZLL 合併後一定大發展。還有就是 Google 的 Thread 協議, IOT 里的安卓。用 ZigBee 晶元但不是 ZigBee 協議,是 IPv6 的。ARM 和 Google 都下重注在 Thread ,下一個 Android 。和手機一樣,智能家居可能就是 homekit 和 Thread 兩個標準。短期內百花齊放,然後就看藍牙和 Thread 哪個跑的快了。藍牙也在往 iPv6 走。
@師海珍
ZLL 也是 ZigBee 走向 3.0 比較成功的一步,真正的智慧家庭一種無線技術是解決不了的,需要多種技術融合。
@楊宏宇
09 年剛做智能家居的時候,吃了很多虧,這麼多年一直是因為自己喜歡才一直沒有拋棄智能,可是,很多廠家不負責任,只顧自己招商,沒有後續的經營扶持,只告訴你,產品好,省事。因為我一直做無線產品,所以,對無線的比較了解,廠家為了佔有更大的市場,都在做單火開關,總想不布線就給客戶換上,其實很不穩定。不穩定也沒關係,你可以告訴工程商,前期做好什麼準備,只跟我吹有多便利,有多麼省事,你想,我當初連電腦開關機才學會的人,當然會省事,不布線,結果,開關用不了!客戶都跑了,最主要是,開發一個客戶太難了,如果做好,他就是你公司最好的業務員,不用說他給你介紹多少客戶,就是他自己的房子裝修,辦公室裝修都會想到你。結果不是那樣,即使我和客戶成了無話不說的好朋友,他也不敢再用我的智能了,因為他沒有體驗到智能的便利,更多的都是失靈,手開都不好使了,所以,質量是一個企業的生命。
現在我的給客戶的產品,都是自己測試過,反反覆復使用,破壞性使用後才敢給客戶。所以,你們廠家,你們搞技術的把產品做好再投放市場,要不然,智能再火,喊的再響,用過的客戶都不會去考慮的。
@李瑾
國內的廠家要多學習下國外的廠家。國內的工程商要學會規避風驗。服務與業主。
@曾梓奡
服務容易做,產品不好做。產品體驗好就弱化了對服務的要求。
@楊宏宇
我不懂技術,做了這麼多年工程,也沒有評論過哪個技術好,最主要是也不懂,但你們要知道一點:客戶都像我一樣的門外漢,他們不是像你們一樣的技術員,會甄別誰家的技術好與壞。
客戶都是門外漢,他們不是技術員會甄別誰家的技術好與壞
從投資人角度看,智能家居哪些領域會被關注?
@左健
我目前在看廚電,平均每天使用頻次高,交互性社交性明顯,有後續閉環。烤箱,食材,菜譜。
我覺得智能家居如果只是從強化用戶體驗,方便簡單愉悅之類固然重要,但是做為企業來講如何持續的和用戶交互還要有交易發生才是王道啊,目前有些產品這方面考慮得比較少。只是採集一些數據又怎麼能變成現金流呢?
@丁曉剛
只要你一直在採集用戶數據,用戶一直在用你的 APP,你圈住了這批用戶,用戶就變成了你的渠道,就可以對你的這批用戶分發一些可以變現的服務。羊毛出在豬身上。
@左健
那你要多少端?才能端到雲?前面燒我們的錢嗎?羊毛出在豬身上,你要有閉環有現金流在裡面跑啊,否則豬都跑了還有毛線啊?
@丁曉剛
如果你賣智能家居的應用給用戶的過程,是不虧錢的,同時還能培養用戶的粘性,不愁後面沒有羊毛和豬。如果你擴大用戶規模的過程是燒錢的,呵呵,不好意思,你的基礎價值太低了。
有硬體的投入,不是純粹一個 APP 的推廣。硬體的邊際成本是很高的。所以必須在賣硬體的過程中不虧錢。還能黏住客戶。要找一個足夠大的市場。還要儘可能空白,不要那麼快的短兵相接的競爭的市場。
未來會朝著單品、系統、平台的方向發展
@張陽陽
做智能家居系統的,沒人考慮投資嗎?那怎麼解釋現在做系統的現象,是等單品和平台完善之前的掙扎嗎?
@左健
海爾 U+算系統嗎?智能家居,比的就是誰的端多,然後有閉環的交易剛需到雲,誰做到誰定系統定標準。
@周營
我在海爾 U+,我的觀點,要麼平台,要麼單品,系統的空間很小。
這就是為什麼系統干不過平台,端少,而且很難要求用戶採購一家的所有產品。系統是平台完善前的過渡。
智能家居的終極目標是什麼,一是家裡的高覆蓋率,二是統一交互介面。這也是目前的兩個痛點,一是家裡沒什麼能管的,二是好不容易有幾個,每個產品一個 APP,痛苦死了。小米在做系統, U+,百度,騰訊,京東在做平台。
@張陽陽
小微系統呢,比如只是一個網關、一個燈、一個插座、一個窗帘,類似小米做的微系統。大系統業務重,對企業和用戶都難。系統是重,不過微系統還可以,一個時間節點的問題,微系統起來的快,還是平台快,這很重要。系統做大了就成平台了。一個由上到下,一個由下到上。誰先誰有優勢,微系統接受了可以向大系統延生。
@周營
這個不衝突,微系統很容易集成到平台,用戶 hAPPy ,一切問題就迎刃而解。所以應該大力發展微系統。
概念不一樣,系統有嚴格的組織和清晰的邊界,而平台相反。我個人建議,立足單品,做好微系統,賺足現金流,保持開放的心態,向多平台靠攏。
@何敏
實際現在只有單點的機會。客戶群體根本沒起來 ,ZigBee + 網關 的思路應該不錯,但踏踏實實把產品和系統都做好的公司不多啊。現在看來小而美的東西反而容易突破。先小系統通成熟後整大的,先點後面。
@侯芳玉
這個時候,或許單點進入更容易突破。個人覺得影音娛樂應該再前一點,可能在安防後面。
@何敏
我今年做了不少案子,根據我現有的工程經驗,排除一切因素只考慮應用場景的話,智能家居排序應該如下:安防、燈光、窗帘、影音娛樂。
基本還是控制,離智慧差得遠。智能家居現在只有給別墅做賺錢 ,暫不適合小的,不能形成良好的商業循環。我把影音娛樂放後面是想形成啞鈴一樣的結構,賺錢的大頭在影音娛樂。
我比較贊成前面說的zigbee和wifi:一個可以組網不能聯網,一個可以聯網不能組網,當然這個都不是不能克服的困難,技術上都有很多解決手段,但是為啥兩者都沒有普及:成本不划算。成本一是硬體成本嗎,一是功耗成本(也就是維護成本)
硬體成本不說,zigbee要聯網必須加網關,市面上的路由器,手機等等都不能做,成本自然上去。wifi不太存在網關的問題,但是wifi功耗太高,而且
協議相對複雜,不只是wifi的本身射頻功耗,而且是整個協議棧跑起來需要的處理器等周邊設備一起算上,至於mesh
組網,wifi理論上實現不成問題,但是實際上確實因為成本問題一直沒啥起色。
最後說說BLE,這個目前來看確實有可能做到低功耗領域的
統一:兼容手機不說,現在已經覆蓋手機周邊的可穿戴,下一步覆蓋智能家居就差一個mesh 組網方案,BLE做mesh貌似眾望所歸,其實大都源於其在低功耗可穿戴領域的成功,讓人們很自然地聯想到如果BLE做了mesh將會統治地位等等,但是其實這是一個自然但是有邏輯缺陷的想法,下面幾點是我的看法
1. BLE如果能夠容易做Mesh,早就能夠將其快速推出市場了,為何在zigbee都快出現10年了之後BLE的mesh才姍姍來遲並且沒有成熟方案?
第一,BLE基於BT鏈路層的connection,master,slave以及time slot based 機制使得做mesh靈活性大為減弱,而這只是在鏈路層的複雜度,如果加上路由層的複雜度,在處理各種網路問題的話其實是非常複雜的,不是技術上不可行,而是做出簡單穩定高效的協議很難。這個是天然硬傷。
第二,基於BLE出貨量比zigbee大得多的結論得出BLE Mesh可以取代zigbee也稍微邏輯上有漏洞,BLE出貨量大得多根本原因是可穿戴和手機附件等市場目前來看比zigbee得工控,智能家居等市場大,並不是說BLE mesh會比zigbee做得好。
第三,手機上有BLE而沒有zigbee優勢被誇大,實際上zigbee的應用都是獨立組網之後通過網關連上互聯網,如果應用中手機做網關非常高效的話那麼確實是BLE得優勢,但是事實上很多zigbee的應用場景並不是需要手機座網關,手機做網關其移動性能決定了並不適合大多數應用場景(一個移動的網關將會在組網,接入等方面提出極大挑戰,相反其優勢目前看來並沒有),當然如果一個固定網關需要支持zigbee+wifi或者zigbee+high speed internet目前市面上還沒有那麼合適的產品,反而wifi+BLE的combo晶元已經出來,但是BLE如果做網關的話市面上目前的combo晶元也不是太合適。
手機參與BLE mesh還有一個優勢就是手機和其餘BLE device可以混合組網,這的確是一個zigbee目前無法比擬的優勢,比如家庭裡面如果有數個BLE的智能設備那麼手機可以直接與其建立BLE的鏈接通信,這樣看來其實BLE這個優勢還是從可穿戴繼承而來的direct link的優勢,而不是mesh的優勢,換種說法如果家中路由器支持wifi+zigbee的話完全可以直接讓手機通過家裡路由器控制任何一個zigbee的device。
最後還有存量市場的問題,zigbee現在已經在很多領域有了不小的存量市場,BLE想要代替這個市場,其實並不容易,需要所有廠商放棄現有產品從頭開發基於BLE的智能硬體設備,商業可行性上不如一種能夠同時兼容zigbee和wifi活著zigbee和BLE的設備來的合適。那麼一款兼容wifi+BLE+zigbee的設備是否值得呢?從晶元角度而言是否是否應該加入這個功能呢?
物聯網,顧名思義,是物(things)接入互聯網(internet)
所以物聯網是互聯網的延伸
那麼互聯網的標準就會得到延續
互聯網的最重要標準是什麼?TCP/IP
所以WIFI肯定是完勝zigbee的,wifi的企業一定會解決所有的功耗之類的問題的。
Zigbee 2.4G 干擾大,組網複雜,互操作性差。忘了它吧。
zigbee在組網上有很大優勢,可以自修復網路,可以建立網狀型網路,而wifi在組網能力上,拓撲結構上無法達到zigbee的靈活度。。。。。最近高通推出了智能網關的統一平台Alljoyn,就是用wifi做的,他們貌似解決了wifi組網的問題,用alljoyn這個中間件, 可以追蹤一下,如果真的可以的話,用wifi的確可以減少系統的複雜度,可以實現任意地點多部終端控制。
我覺得應該是ZigBee,由於最近筆者在做這方面諮詢的推廣,看了一些行業的資訊,勉強來回答一下:
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智能家居一直是物聯網最重要的一環,以智能家居為例子來說一下
圍繞各類無線協議標準的爭論不斷,但不可否認,ZigBee賺足了眼球,頗受關注和信賴。在智能家居領域,相較於藍牙、WiFi、Z-Wave、射頻等技術協議,ZigBee一直光彩奪目,鮮有負面消息,可謂有口皆碑,深得人心,並被很多人默認為目前最適宜智能家居的協議標準。
而之所以如此,一方面與ZigBee協議本身分不開,另一方面則要感謝一些企業的大力熱捧和宣揚。
——技術層面,ZigBee不是為智能家居而生,卻為智能家居而長。智能家居設備需要擁有足夠的安全性、穩定性、操作流暢性、較強的設備承載能力和較低的功耗,而ZigBee都能滿足,且滿足得很到位,因而即便ZigBee最初主要應用於工業領域,如今也絲毫不影響它在智能家居領域的魅力。
——推廣層面,不少知名企業紛紛採納,一些實力公司大力宣揚。如果說村裡某些人使用ZigBee協議了,你可能嗤之以鼻,呵呵不語,更談不上信賴,但如果說三星、LG、德州儀器、羅技、飛利浦、小米等知名企業都採用了呢?對ZigBee會不會產生好感?不僅如此,一些企業的大力宣傳也很關鍵,如ZigBee聯盟董事會成員、國內較早採用ZigBee的物聯網領軍企業物聯感測在宣傳推廣方面會著重強調ZigBee的高級加密演算法,使其安全性在消費者心中根深蒂固,為ZigBee樹立良好的口碑,從而推動ZigBee在中國區的發展。
所以,無論從哪個角度來看,ZigBee協議都有足夠的理由受到智能家居廠商的歡迎。然而,就在ZigBee聯盟宣布三星旗下品牌SmartThings成為繼物聯感測後又一位董事會成員之後不足一周,黑帽子大會給潑了一盆冷水,拔涼拔涼的冷水:採用ZigBee協議的智能家居設備存在嚴重漏洞。
話說安全研究人員(Cognosec公司)發現,採用ZigBee協議的設備存在嚴重漏洞,有多嚴重呢?黑客有可能入侵智能家居,隨意操控聯網門鎖、報警系統,甚至能夠開關燈泡。按以往的新聞來看,這種事應該發生在WiFi、藍牙或Z-Wave身上,ZigBee怎麼就中招了呢?
——黑帽子大會(Black Hat Conference)被公認為世界信息安全行業的最高盛會和最具技術性的信息安全會議,每年都會有不少專業團隊和民間高手參加。他們可以盡情地黑一切科技產品,無需手下留情,當然目的還是為了技術交流和提高企業產品的安全性。而Cognosec公司在這次大會上發表了論文,指出ZigBee協議實施方法中的一個缺陷。該公司稱,該缺陷涉及多種類型的設備,黑客有可能以此危害ZigBee網路,並「接管該網路內所有互聯設備的控制權」。
——若是Cognosec公司倒也不會如此,尤其是題目取的非常妙——《黑帽大會爆料,採用ZigBee協議的智能家居設備存在嚴重漏洞》(具體內容請自行百度腦補),讀者看不看內容沒有關係,只要看一眼標題就明白了:ZigBee智能家居設備存在嚴重漏洞。
ZigBee協議智能家居設備存在嚴重漏洞,看樣子ZigBee協議是難逃一劫了,但這種想法是「懶人」的想法,充分證明「標題黨」的勝利。向來較為可靠的ZigBee怎麼存在嚴重問題呢?只看標題不行,關鍵還要仔細看內容。
顯而易見,標題就是會讓我們快速聯想到ZigBee協議有問題的,但實際完全沒有ZigBee協議太多啥事兒。這點原文筆者和Cognosec公司實際上都在最後給出了說明。
「該漏洞的根源更多被指向製造商生產方便易用、能與其它聯網設備無縫協作的設備、同時又要壓低成本的壓力,而不是ZigBee協議標準本身的設計問題。」——這是作者的分析。
「我們在ZigBee中發現的短板和局限是由製造商造成的,各家公司都想製造最新最棒的產品,眼下也就意味著能夠聯網。燈泡開關這樣的簡單元件必須和其它各種設備兼容,毫不意外的是,很少會考慮安全要求——更多的心思都放在如何降低成本上。不幸的是,在無線通信標準中最後一層安全隱患的嚴重程度非常高。」——這是Cognosec公司研究人員的漢化版原話。
其實,不難發現,向來可靠的智能家居協議ZigBee,並沒有給黑帽子黑掉,而是被一些急功近利的製造商「坑掉了」。那麼現在問題又來了,除卻人為不作為因素(故意忽略標準安全性),ZigBee協議被攻破的幾率有多大呢?
在zigbee的通用安全級別中,一般有兩個key。一個是信任中心的key。另一個是實際進行網路傳輸數據時的網路key。最終想破解zigbee網路,必須要獲取後者16個位元組強密碼網路key。由於zigbee採取的是AES128加密演算法。在不知道這個網路key的情況下,想暴力破解目前沒有可能。也沒有破解先例。
暴力破解的速度是極其低下的。一般只有300key/s,就算採取所謂的GPU加速,速度也不過是10000key/s,對於一個8位數字字母字元的複雜密碼破解時間都需要2900年!即使採用100台分散式,也需要29年!何況zigbee的key是16個位元組強密碼。
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--以下翻譯自我一年前寫的phd申請的研究計劃----
關於wifi和zigbee混合組網的物聯網方案,主要是運用於智能家居的,圖就不翻譯了。。,太麻煩了。
先上一張網路結構圖,再把節點分類
1.WSN(無線感測網路)
2.媒體設備
3. 家電類
從四個維度對這些節點進行分類: 能耗,是否簡單供電,分布情況,帶寬需求,移動性。
WSN: 能耗小,不能簡單供電,每個房間可能都需要,帶寬需求小,幾乎不移動,很重要的一個點:wsn中每一個點幾乎都是一次性的,電量用完就完。
媒體設備:能耗大,能簡單供電,每個房間可能都需要,帶寬需求大,移動。
家電類:能耗大,能簡單供電,每個房間一定都有,帶寬需求小,幾乎不移動。
常見設備舉例:
WSN(智能家居中目前並不多見,但未來一定要):紅外感測器陣列(感知人體位置)
媒體設備:電腦,手機,平板,電視。
家電:冰箱,空調,熱水器。
關於zigbee和wifi特點
zigbee:低功耗,低速率,但是值得注意的是zigbee可以做成非中心的結構,整體網路結構可以做的非常靈活,這個是wifi做不到的(mesh 組網),自組網。
wifi:高速度,高功耗,中心化:路由器。
然後核心點就是wsn,家電,媒體設備用zigbee和wifi三種節點以zigbee和wifi組成的一個混合網路WSAN(Wireless Sensor and
actuator Networks).這個整體結構已經有人做過 [1],性能測試也是有做過的[2],提升方法也有過討論[3-6],我的設計是媒體設備原有的結構不變,因為電腦/手機/平板/電視行業結構穩固,使用家電和部分路由與wsn用zigbee相連構成混合網。
組網的第一問題不是這個簡單的分類節點,wsn內部就有不同的分類方法,Security Monitor(安全檢測), Environment
Control(環境監測), Appliance Management (並不知道怎麼翻譯。。。。), Power Consumption Management(功耗管理)and Healthcare Management(安全檢測) [7-8].
zigbee 在組建感測網路上的優勢在於拓展性和低功耗,這個東西整體比較複雜,涉及到組網形式。一個新的感測點加入以後組網形式的變換,有電的可以承擔更重的責任,而且採取與wifi混合組網以後可以整體降低功耗,應為數據交換的形式變得靈活了,但我的當時寫研究計劃的時候,wsn的整體結構還是從Cluster-based backbone
network開始的,有一些細節需要注意,太多。。。我就不寫了,有圈內人在貼出來吧,整體要開始研究以後再開始優化的。
但是加一點注意,功耗跟數據安全性相關,低功耗很可能會降低數據安全性,降低功耗以後,就有更多的電量去進行數據加密。
一個簡單的示意圖:
—————不是論文里的東西—————
最後沒有再做這個,目前在做biomems。但隔壁組再做energy harvest,就是在每一個node裡面,獲取能量,一旦這個做成功,這個組網策略就要變化。
———分界線,加點私貨———
目前明年碩士6月畢業,正在做biomems的國家級項目(尿液檢測,PCR方向),做過wsan方面的研究(見此文),在慣性導航實驗室呆過一年多(用於醫療設備),明年可能挪窩到會可穿戴的醫療設備。
求一份工作或者實習。。。地點不限,項目有趣就好,創業團隊也挺好。
有推薦PHD位置就更好了,嘎嘎!
——————
reference:
[1] Thonet G, Allard-Jacquin P, Colle P.
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為什麼你們眼中的物聯網沒有基於蜂窩網的呢?
但從物聯網而言,802.15協議相較於802.11還是更適合的,但是往上加入了自己mac層網路層的zigbee,6lowpan都不能說完美解決目前的問題,還是要針對場景分析的。
未來的趨勢應該是有一個大網5g能夠將這些基於不同底層的適用於不同場景的網路串起來。
至於怎麼串。。涉及到目前項目細節了。。。等成果出來了再說嘿嘿
目前在物聯網的大環境下,智能家居行業採用這兩種通信方式會比較多一些。目前智能家居流行的通信方式,主要有這幾種——Wi-Fi、Zigbee、Blutooth、ANT。
既然題主比較關心Wi-Fi和Zigbee,那就先分析這兩個。
先從名字說起
Wi-Fi,全稱Wireless-Fidelity,直譯過來,就是保真的無線網路技術。
ZigBee,這名字來自蜜蜂的八字舞,蜜蜂(bee)是靠旋轉跳躍低地飛翔和「嗡嗡」(zig)地抖動翅膀,來和其他蜜蜂小夥伴們交換信息。跟蜜蜂的通信方式相似,ZigBee也是一種在近距離範圍內進行的無線組網通訊技術。
ZigBee的優劣勢
1. ZigBee的優勢:
① 真的可以連很多台設備,最多可達65000台!反正在智能家居這塊,以後能連接的設備只會越來越多,連多台設備的功能真的很重要;
② 在工業領域已打磨數年,所以技術方面相對成熟。安全性能也很好,至今為止ZigBee技術在全球內尚未出現過任何一起破解先例;
③ 功耗低。一節電池可供日常生活使用兩年左右;
④ 反應時間短。控制家電設備的開關等待時長較短。
2. ZigBee的劣勢:
① 通訊距離短。一般五十米左右,控制效果就開始減弱了,不過在家裡控制智能家居還好;
② 穿牆性能較差。Zigbee穿透2-3堵牆後,會出現信號弱的情況;
③ 產品開發難度大、開發周期長、產品生產成本高,所以後期企業壓力比較大。
Wi-Fi的優劣勢
1. Wi-Fi的優勢:
① 普及面比較廣,設備價格相對低廉,使用起來成本會比較低。
2. Wi-Fi的劣勢:
① 最大的問題是安全性非常低,很容易被黑;
② 無線穩定性也相對較差,無線信號傳送距離相對較近,房間大了,角落可能接收不到無線網;
③ 最多只能連接幾十台設備,今後可能將不會滿足智能家居發展壯大後的需求;
④ 功耗比較大,不適用於智能門鎖、紅外轉發控制器、各種感測器等產品。
雖然目前智能家居之間相互通信的協議尚未確立,但未來整個ZigBee產品,還是非常值得期待。從技術標準層面上來看,想要把打造智能家居,並不需要更新所有的設備,只需要在舊家電上,安裝一個ZigBee模塊,就可以把家電變得相對智能。所以在未來,ZigBee還是在智能家居行業具有一定優勢。
第三種方法,NB-LTE,窄帶長期演進(Narrow-Band Long-Term Evolution ,NB-LTE)技術。
華為,愛立信,諾基亞和因特爾均支持並陸續將推出相關解決方案。
所有的終端都可以接入這張LTE網,這才是大趨勢。
ZigBee-WiFi二者對比及各優勢 : 硬體內存需求對比:ZigBee:32~64KB+;WiFi:1MB+;ZigBee硬體需求低。 電池供電上電可持續時間對比:ZigBee:100~1000天;WiFi:1~5天;ZigBee功耗低。 傳輸距離對比(一般用法,無大功率天線發射裝置):ZigBee:1~1000M;WiFi:1~100M;ZigBee傳輸距離長。 ZigBee劣勢: 網路帶寬對比:ZigBee:20~250KB/s;WiFi:11000KB/s;ZigBee帶寬低,傳輸慢。 摘抄: 相同點: 1.二者都是短距離的無線通信技術; 2.都是使用2.4GHz頻段 3.都是採用DSSS技術; 區別: 1.傳輸速度不同。 ZigBee的傳輸速度不高(&<250Kbps),但是功耗很低,使用電池供電一般能用3個月以上; WiFi,就是常說的無線區域網,速率大(11Mbps),功耗也大,一般外接電源; 2.應用場合不同。 ZigBee用於低速率、低功耗場合,比如無線感測器網路,適用於工業控制、環境監測、智能家居控制等領域。 WiFi,一般是用於覆蓋一定範圍(如1棟樓)的無線網路技術(覆蓋範圍100米左右)。表現形式就是我們常用的無線路由器。在一棟樓內布設1個無線路由器,樓內的筆記本電腦(帶無線網卡),基本都可以無線上網了。 3.市場現狀 ZigBee作為一種新興技術,自04年發布第一個版本的標準以來,正處在高速發展和推廣當中;目前因為成本、可靠性方面的原因,還沒有大規模推廣; WiFi,技術成熟很多,應用也很多了。 總體上說,二者的區別較大,市場定位不同,相互之間的競爭不是很大。只不過二者在技術上有共同點,二者的相互干擾還是比較大的,尤其是WiFi對於ZigBee的干擾。
wifi的終端至少目前要比zigbee,如果讓我選擇,我更看好wifi和LBE,zigbee更適合工業用途吧
本人從事物聯網一年多,在中山待過半年,中山是燈的產業帶,我大概說一下,zigbee和wifi最大的區別是網關!中山那邊現在是這樣,前一兩年,就有人在zigbee的智能燈,但是推市場不理想!畢竟額外增加的一個網關的成本可能加到消費者身上會要上百塊!有的消費者買整套的燈具成本平攤後還可以接受!但是終端消費者,買整套燈具的不多!買一個兩個燈具的多,這樣,網關的成本就太大,消費者難以接受!所以,zigbee適合整套產品銷售,需要整合資源!wifi適合推單品,單個成本低!當然他們兩者還有其他的區別,今天只是談了終端消費者最關心的問題,畢竟消費者他們不會真的去關心兩者區別,只會去關心是否智能化以及價格!我的微信18258171050 歡迎對物聯網感興趣的朋友可以加我相互學習
同意@瑜公瑾 和 @張睿 的說法
情況確實如二位所言,但是最近有了變化。下面也算是我司的一個廣告吧。
就拿我司產品 ESP8266 來說吧。這個最近 @瑜公瑾 的公司正在評估。
它主要解決了兩個問題:
1. 自組網,通過mesh實現了
2. 功耗,通過高集成和加低功耗模式緩解了
1. Mesh
我不是軟體工程師,但我見得多了,觀摩過樂鑫的測試,哪一家的路由沒見過?每種都組網200+個模組測穩定性,妥妥的。
2. 功耗
如 @張睿所言,wifi 跑起來需要周圍處理器等等一大坨器件,耗電量是可觀的。因此13年開始,各大廠商開始提供 WIFI+MCU SOC 解決方案: 挾無線以令物聯網――那些物聯網WiFi/BT/ZigBee晶元 。在減少模組器件,降低功耗,縮小模塊體積的同時,還可以給晶元增加 低功耗待機的Sleep 模式。
然而儘管如此,最大功率時,模組平均達到200mA。但是 ESP8266 的晶元電流是100mA,睡眠電流則是10uA以下。這意味在提高模組集成度,和合理使用睡眠模式上,仍然可以有降低功耗的潛力。ESP8266這類超低成本WiFi SoC的加入會不會改變現有的物聯網產業結構? - Wi-Fi
一個好消息是,我司這兩個動作,很快就會有結果。
3. 成本10+ RMB 一個模組,Ti 同款的三分之一,Edison 的 1/60,就問你上不上車……
看哪種應用及場合,看哪種應用及場合,看哪種應用及場合,重要事情說三遍,定了應用場合才有實際意義吧
要看你的市場在哪裡,要做的是什麼產品吧。
來個具體的產品討論zigbee特點:功耗低,速率低,組網數量高,網路可自愈,穩定性好,硬體成本低,可電池供電工作數年,與互聯網不互通。
wifi特點:功耗高,速率快,組網數量低,硬體成本較高,與互聯網互通。
上面這些就能看出來應該怎麼選了。如果你要傳輸視頻,肯定必須要用wifi。如果只是幾分鐘傳輸一次感測器的數據,並且有可能還是電池供電,那肯定會選zigbee。
zigbee的一個網關現在成本也很低了。
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