2021年4月份，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部會(huì)同中央網(wǎng)信辦、教育部、科技部、工業(yè)和信息化部等16部門聯(lián)合印發(fā)了《關(guān)于加快發(fā)展數(shù)字家庭提高居住品質(zhì)的指導(dǎo)意見》，政策的利好將數(shù)字生活、智能家居產(chǎn)業(yè)熱度推向空前的沸點(diǎn)，智能燈控、掃地機(jī)器人、智能電器等智能設(shè)備正走進(jìn)千家萬戶，讓居家生活更加舒適、安全、方便和高效。

高漲的市場(chǎng)情緒給智能家居設(shè)備帶來了巨大的增長(zhǎng)機(jī)遇，根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)IDC發(fā)布的《中國(guó)智能家居設(shè)備市場(chǎng)季度跟蹤報(bào)告》，2021年中國(guó)智能家居設(shè)備出貨量達(dá)到2.3億臺(tái)，預(yù)計(jì)到2025年將達(dá)到5.4億臺(tái)，期間年復(fù)合增長(zhǎng)率高達(dá)21.4%。


云平臺(tái)+設(shè)備直連，多直連方案解決“物聯(lián)痛點(diǎn)”

當(dāng)前，智能家居已經(jīng)發(fā)展成為硬件+軟件系統(tǒng)+云平臺(tái)的完整生態(tài)鏈，并且各環(huán)節(jié)都有眾多廠商參與。在硬件環(huán)節(jié)，除了設(shè)備整機(jī)廠，還吸引了無線芯片、傳感芯片、觸控芯片和定位芯片等廠商；在軟件系統(tǒng)方面，除了傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)大廠，也吸引了眾多初創(chuàng)企業(yè)；在云平臺(tái)方面，亞馬遜、騰訊、阿里云等傳統(tǒng)云服務(wù)廠商都有布局。

云平臺(tái)在智能家居發(fā)展初期被定義為物聯(lián)網(wǎng)中間件，而后為了消除終端市場(chǎng)碎片化，逐漸強(qiáng)化為云平臺(tái)概念。然而，根據(jù)源數(shù)據(jù)分享平臺(tái)Statista此前的調(diào)研數(shù)據(jù)，有38%受訪者仍對(duì)智能家居配網(wǎng)難表示擔(dān)憂。智能家居是物聯(lián)網(wǎng)的重要垂直分支，在設(shè)備爆發(fā)的過程中卻出現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)問題——設(shè)備聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)痛點(diǎn)，這也是造成智能家居碎片化的一個(gè)重要原因。

而在“物聯(lián)”痛點(diǎn)背后是傳統(tǒng)物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展遇到的幾個(gè)尖銳問題，包括由于架構(gòu)僵化無法應(yīng)對(duì)爆發(fā)的設(shè)備增長(zhǎng)；通信不兼容導(dǎo)致一個(gè)智能家居場(chǎng)景下?lián)碛卸鄠€(gè)服務(wù)體系；由于供應(yīng)商、制造商、平臺(tái)方等設(shè)置重重障礙無法完成多主體協(xié)同等。

為了解決這些突出的產(chǎn)業(yè)難題，智能家居行業(yè)發(fā)展又迎來一大顯著變化，設(shè)備廠商為了讓智能家居設(shè)備更容易融入系統(tǒng)，強(qiáng)化了直連概念——設(shè)備通過直接聯(lián)網(wǎng)就可以訪問智能家居應(yīng)用，增加了設(shè)備的易用性和可連接特性。

以亞馬遜的設(shè)備為例，該公司為了提升設(shè)備直連入網(wǎng)的便捷性，提倡FFS（Frustration-Free Setup）配網(wǎng)，包括零觸摸設(shè)置（ZTS）、條形碼設(shè)置（BCS）和用戶指導(dǎo)設(shè)置（UGS）三種方式，以此來簡(jiǎn)化配網(wǎng)的流程并提高成功率。


從下圖能夠看出，在一個(gè)完整的智能家居系統(tǒng)中，作為系統(tǒng)樞紐的云平臺(tái)和多直連設(shè)備在發(fā)展過程中相互配合的。同時(shí)，支持多種通信協(xié)議的SoC是整個(gè)系統(tǒng)的核心硬件。目前，基于SIG-Mesh組網(wǎng)技術(shù)，奉加微的芯片和技術(shù)已經(jīng)支持阿里云IoT/天貓精靈、小米IoT、涂鴉智能、騰訊連連和亞馬遜Alexa，幫助各云平臺(tái)完成與下游設(shè)備的直連連接。


我們看一下實(shí)際的案例，下圖是奉加微電子通過自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信協(xié)議棧和PHY62系列通信芯片為涂鴉智能實(shí)現(xiàn)基于Bluetooth Mesh的BSS應(yīng)用。目前該應(yīng)用方案已經(jīng)支持于AWS、Azure和騰訊云三大公有云平臺(tái)，在此案例中選取了AWS。

在該方案中，設(shè)備直連的特性體現(xiàn)在兩個(gè)方面。其一是設(shè)備通過Bluetooth Mesh快速連接到藍(lán)牙音響上，并借助藍(lán)牙音響和云服務(wù)實(shí)現(xiàn)了互聯(lián)；其二是設(shè)備通過Bluetooth和智能手機(jī)等家庭常用終端進(jìn)行互聯(lián)，可以互相通信。也就是說，兩種方式都可以對(duì)智能家居場(chǎng)景中的智能照明、智能門鎖、智能電器、智能窗簾等應(yīng)用進(jìn)行操控。

奉加微PHY62系列芯片集成32位高性能低功耗處理器，支持BLE 5.2功能和IEEE 802.15.4通信協(xié)議，并通過BLE5.2、SIG-Mesh和Zigbee兼容平臺(tái)認(rèn)證。PHY62系列芯片擁有豐富的片上資源，包括64K retention SRAM、可選128KB-8MB Flash、96KB ROM以及256bit efuse。此外，PHY62系列芯片具備低功耗產(chǎn)品特性，其接收模式峰值功耗僅為4mA，發(fā)射模式功峰值耗僅為4.6mA，可以保證在常規(guī)200mAh的紐扣電池供電狀態(tài)下持續(xù)工作5年以上。

同時(shí)，該方案也展示了奉加微PHY62系列芯片在射頻方面的領(lǐng)先性能。PHY6222芯片發(fā)射機(jī)最大發(fā)射功率達(dá)到10dBm；BLE 1Mbps速率下接收機(jī)靈敏度達(dá)到-99dBm，鏈路射頻預(yù)算109dB@1Mbps；IEEE 802.15.4 250Kbps速率下接收靈敏度-103dBm。

此外，得益于奉加微電子的多連接Mesh SDK，單一設(shè)備可以支持多個(gè)平臺(tái)同時(shí)連接，同時(shí)互操作，實(shí)現(xiàn)不同平臺(tái)控制的共存。

從實(shí)際效果來看，借助奉加微PHY6222芯片，智能家居系統(tǒng)方案完成了從傳統(tǒng)單體設(shè)備智能化到系統(tǒng)互聯(lián)、互動(dòng)智能化的大升級(jí)。

多模通信方案賦能“無感智連”

一直以來，在智能家居領(lǐng)域，任何連接方式都不是唯一的直連網(wǎng)絡(luò)可選項(xiàng)，關(guān)于WiFi、藍(lán)牙和Zigbee的討論一直都在進(jìn)行。

相較而言，WiFi傳輸速率更高，但使用成本也相對(duì)更貴，雖然WiFi的通信距離相對(duì)較遠(yuǎn)，不過穩(wěn)定性很差，且功耗比較高，WiFi在Mesh組網(wǎng)相關(guān)的應(yīng)用不如藍(lán)牙。

藍(lán)牙是目前性價(jià)比最高的智能家居直連網(wǎng)絡(luò)，且有較為明顯的低功耗和連接安全性優(yōu)勢(shì)，Mesh組網(wǎng)技術(shù)成熟，網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)連接穩(wěn)定性強(qiáng)。

Zigbee采用動(dòng)態(tài)、自主的路由協(xié)議，基于AODV的路由技術(shù)，具有抗干擾能力強(qiáng)、安全性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、延遲低等特點(diǎn)。

綜合來看，目前的智能家居領(lǐng)域通信協(xié)議的發(fā)展趨勢(shì)必然是多協(xié)議共存，因此多直連、多模通信將是相關(guān)方案的核心競(jìng)爭(zhēng)力。奉加微致力于研發(fā)世界一流的低功耗無線芯片技術(shù)與自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通信協(xié)議棧，倡導(dǎo)BLE+Zigbee互補(bǔ)共存?；凇岸嘀鞫鄰牡亩噙B接技術(shù)”，奉加微推出多直連解決方案，即通過”Mesh組網(wǎng)+BLE直連+Zigbee“三種方式實(shí)現(xiàn)對(duì)智能設(shè)備的多主機(jī)控制，并且奉加微的方案支持主從切換、一主多從、一從多主等多元化設(shè)置，幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)上述提到的多主體協(xié)同問題。

在實(shí)際應(yīng)用中，PHY62系列芯片通過芯片物理層切換掃描BLE、Zigbee、2.4GHz等多種通信協(xié)議的頻段，將獲得的數(shù)據(jù)做軟件切換，完成不同通信協(xié)議設(shè)備之間的相互通信，使能物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景下的BLE+Zigbee多協(xié)議共存，實(shí)現(xiàn)真正的“無感智連”。

Matter能否成為物聯(lián)網(wǎng)通信方案的終極答案？

面向未來，從業(yè)者還是希望智能家居能夠?qū)崿F(xiàn)在通信協(xié)議層面的大一統(tǒng)，至少有一種方式將它們?nèi)诤掀饋?，?shí)現(xiàn)真正的無感網(wǎng)絡(luò)，在這方面Matter協(xié)議被寄予厚望。

Matter通過整合Thread、Wi-Fi、藍(lán)牙等通信協(xié)議，打造基于IP的標(biāo)準(zhǔn)化連接協(xié)議。Matter的運(yùn)營(yíng)組織是連接標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)盟（Connectivity Standards Alliance，CSA），前身是Zigbee聯(lián)盟。

目前，亞馬遜和蘋果的HomeKit均宣布支持Matter協(xié)議。在我們上述提到的亞馬遜的FFS配網(wǎng)方案中，現(xiàn)在專門增加了Matter無感配網(wǎng)(FFS?for?Matter)，亞馬遜在Alexa?live上宣布，F(xiàn)FS技術(shù)在未來也將會(huì)支持Matter設(shè)備。據(jù)悉，蘋果將Matter協(xié)議視為HomeKit追趕亞馬遜和谷歌智能家居的捷徑，后續(xù)智能家居產(chǎn)品只要遵循matter協(xié)議，就可以通過蘋果的“家庭”APP進(jìn)行控制，這無疑幫助蘋果做大了智能家居生態(tài)。

無論是亞馬遜的FFS技術(shù)，以及奉加微推行的多直連解決方案，方案的亮點(diǎn)都是以更包容的姿態(tài)完成對(duì)當(dāng)前主流通信協(xié)議的支持，進(jìn)而打破智能家居產(chǎn)業(yè)現(xiàn)階段的品牌壁壘和協(xié)議壁壘，提升消費(fèi)者的使用體驗(yàn)。Matter協(xié)議在以太網(wǎng)、Wi-Fi、藍(lán)牙和Thread等技術(shù)之上的應(yīng)用層運(yùn)行，有潛力成為一個(gè)大一統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)跨系統(tǒng)、跨平臺(tái)進(jìn)行連接、控制、數(shù)據(jù)共享。

當(dāng)然，對(duì)于Matter協(xié)議的支持同樣在奉加微自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的多協(xié)議棧支持中。



完整的Matter規(guī)范和SDK預(yù)計(jì)將于今年秋季發(fā)布，奉加微一直以來都在關(guān)注該協(xié)議的進(jìn)展，有望幫助該公司進(jìn)一步解決智能家居領(lǐng)域的碎片化問題。

寫在最后

我們都知道，智能家居和其他類型的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用類似，都需要具備規(guī)模效應(yīng)，這樣才能吸引更多的技術(shù)創(chuàng)新和模式創(chuàng)新，而在智能家居設(shè)備出貨量攀升的過程中，奉加微的無線芯片也已經(jīng)形成億顆級(jí)別的出貨，得到了市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可。

當(dāng)然，智能家居的規(guī)模效應(yīng)不單單是在設(shè)備總量上，在一個(gè)家居場(chǎng)景下的設(shè)備形成規(guī)模效應(yīng)也極為重要，才能夠讓消費(fèi)者更深刻地感受到智能網(wǎng)聯(lián)生活的魅力。奉加微PHY62系列芯片和多直連解決方案一起打消了設(shè)備間最后的連接壁壘，讓每一個(gè)設(shè)備都能無感直連，為消費(fèi)者的家居生活帶來無限樂趣。

并且，奉加微PHY62系列芯片出色的無線功能不僅是賦能智能家居，在智能穿戴設(shè)備、智能照明、智能電表、自拍器、防丟器、遙控器、手機(jī)外設(shè)、電子價(jià)簽、藍(lán)牙信標(biāo)、醫(yī)療健康、智能樓宇、智慧工業(yè)等領(lǐng)域同樣有重要的應(yīng)用。