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Zigbee聚焦三大市场趋势,扩增新特性放眼未来

在过去的两年,我们生活和工作方式的变化让所有行业对数字化和技术集成的需求快速增长。消费者和企业都在寻求更智能、更互联、更安全、影响更大、且价值更高的产品和服务。物联网是实现智能和互联体验的关键推动力,而对于其应用、增长和价值实现而言,有几个至关重要的趋势:安全和隐私、自动化、能源管理和可持续性。Zigbee近20年来在实现智能和互联体验方面一直处于技术最前沿——通过持续演进和发展满足行业、客户和消费者的需求,也开发了体现上述趋势的新功能。

安全和隐私

到2021年,连接到互联网的设备数量已经超过100亿。与之相应,利用连接漏洞的企图也不断增加,网络攻击的数量已经达到15亿次。为了保护消费者,政策制定者们已经制定了不少法规,并在持续增加中,以期解决风险并减少漏洞;但担忧依然存在。

为了帮助消费者建立对互联技术的信心以提高应用,这些技术必须包含使设备更安全的功能,包括安全的云端连接和通信协议、加密密钥和安全的边缘计算等。

Zigbee标准在开发时就考虑到了安全性。当前,Zigbee 3.0在网络层和应用子层(APS)都使用了对称AES-128-CCM加密算法进行加密。它可以用于进行身份验证和提供保密性,并对整个网络强制加密,这就意味着任何想要加入网络的设备都必须获得网络密钥,并且任何设备和对应的连接设备间交互的有效负载数据都经过加密。

第23号修订版(R23)是Zigbee 3.0标准包含的Zigbee PRO协议的下一个版本,通过添加新的安全功能扩展了现有的安全性:

加网过程中使用动态Link Key(DLK):在加入网络之前需使用椭圆曲线Diffie-Hellman密钥协商机制来建立密钥和验证设备。

设备识别:使用DLK,在接受设备进入网络之前要求设备提供信息进行识别。

帧计数器同步功能以提供高级的消息重放保护

通过PANID和信道管理提高网络参数安全

与以前的版本一样,Zigbee 3.0 R23具备互操作性,并向后兼容早期版本的标准和已安装的设备。当应用到网络中时,较新的设备将能够利用这些新的安全功能。

除了安全之外,对隐私问题的担忧使得保护消费者数据、数据隐私透明化、为用户提供对其隐私的控制权等内容已经成为以消费者为中心的隐私保护机制的关键。Zigbee标准涵盖了对产品的关键控制,以确保数据的安全和私密,是制造商实现端到端安全性和数据隐私保护的组成部分。Zigbee在设备之间建立安全可信的信道、仅仅共享必需的信息、应用定义明确且经过时间考验的精简数据模型,并通过防止未经授权的数据访问或泄漏,进一步支持了数据隐私的保护。

加速迈向自动化时代

全球数字化正在成为住宅和商业细分市场实现自动化的催化剂,涉及多个领域,包括医疗保健、智能家居、远程资产监控、工业资产维保和自我修复、流程优化和供应链数字化等等。

消费者通过自动化寻求更多的便利、舒适、安全和保障。Zigbee拥有主流消费品牌生产的各种智能家居传感器和设备,遍布各零售渠道。当然,照明设备仍是主要的物联网设备之一。

Zigbee的最新功能Zigbee Direct结合了两种经过市场验证的技术,Zigbee和蓝牙低功耗,能够改善消费者体验并更方便地实现自动化。Zigbee Direct可以让用户使用智能手机、平板电脑或其他支持蓝牙的设备与Zigbee网络无缝交互。这一功能也简化了设备的配网和调试,方便在不同环境中的使用。由于疫情的推动,通过连接设备监控各种健康状况的数字医疗保健增长迅速,而Zigbee是让医疗设备达成连接的理想选择。除了Zigbee Direct功能外,Zigbee还能提供低功耗、高传输速率和高效的数据传输功能——所有这些都有助于更成功地实现医疗保健的数字化。

对于商业建筑而言,依靠办公室、仓库、酒店和其他公共场所的物联网传感数据实现自动化以后,就可以获得设施占用信息和访问控制数据,从而协助能源管理和提高舒适度。今天,已经有各种各样的商业级Zigbee传感器可用于创建更智能的建筑。

工业领域也将出现更多基于物联网的自动化应用。Zigbee凭借其低功耗、长电池寿命和可靠的无线远程监控功能,在这一领域处于有利地位。许多工业资产通常位于偏远地区,这给监控带来挑战,而Zigbee使得对关键资产和设备的高效远程监控成为可能。建筑物可以利用设施占用数据和环境感测数据来自动控制气流、改善建筑物卫生状况并帮助达成节能目标。Zigbee向SubGHz的扩展计划在2022年发布,通过增加可靠且经过验证的网状网络的覆盖范围,Zigbee将支持更多的工业和商业应用。Zigbee传感器还可以在供应链数字化中发挥其作用。

推动节能和可持续发展

意识到人类对环境的影响和自然资源的迅速枯竭使能源节约和可持续性成为人们特别关注的焦点。全球多个市场一直在投资智慧能源和智慧城市方面的创新,比如公用事业联网、停车计时器、交通信号灯、充电基础设施和电网。Zigbee是应用于该领域的领先技术——广泛用于电表和燃气表的能源管理,为消费者提供透明的使用信息,优化能源消耗,以及实现公用电网管理。

节能也是推动电动汽车(EV)需求不断增长的一个因素,而充电是电动汽车运行的关键——无论是在家中还是在路上。这就需要在短期内建设大型充电站,搭建基础设施来支持这一增长。Zigbee Smart Energy标准增加了多种支持功能,包括安装、配网、固件更新、预付费服务、用户信息和消息传递、负载控制、和需求响应等。电动汽车中的 Smart Energy Zigbee模块通过提供可靠的冗余无线连接,从而节省了昂贵的有线连接成本。

随着充电基础设施的逐步形成,能更好管理需求的解决方案变得至关重要。负载管理和需求响应技术需要通过可靠高效的连接技术集成到充电站中,而Zigbee等技术正可以做到这一点。

为达成可持续发展目标,需要使用和整合风能、太阳能等可再生能源。对于住宅和商业应用,太阳能正成为经济实惠且方便的能源选择。Zigbee的低功耗和高可靠性使其成为将太阳能逆变器无线连接到云端的主要技术之一。作为太阳能监测系统,Zigbee的无线传感器可用于离网光伏装置的远程操作,以监测和改变太阳能电池板的角度。

Zigbee Green Power使用能量捕获技术,利用热能、动能、感应和光能,为住宅和商业空间实现自动化,使无线设备几乎可以在任何地方使用——包括那些难以到达的地方——而无需连接电源或使用可能造成水土污染的电池。随着全球自动化趋势的不断发展,Green Power正被应用于各种新场景,以创造更绿色的地球。

Zigbee凭借其广泛的市场应用、成熟的技术以及已经在全球范围内部署的数亿个设备,可望在2022年及以后取得更大的成功。

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