物联网技术及应用最新进展调查报告

无线联网技术将扩大结合IPv6网络架构，推进物联网(IoT)发展脚步。ZigBee、Z-Wave和蓝牙(Bluetooth)等短距无线通讯标准阵营，正积极结合IPv6网络协定，以建置IP化无线联网环境，透过先定位再联网的方式，补强目前物联网发展最缺乏的控制与管理技术环节，促进智能家庭、智能能源和工业自动化等各式应用加速成形。

　　芯科实验室(Silicon Labs)微控制器暨无线产品资深行销总监Daniel Cooley表示，物联网不仅须满足长时间的低功耗连结，还涉及错综复杂的网络和感测节点管理;目前各种无线联网技术，对物联网环境的建置需求皆有美中不足之处，因而驱动ZigBee、Z-Wave和蓝牙等无线通讯标准阵营，紧锣密鼓研拟新的联网架构和技术规范，并积极转向与IP网络结合的模式。

　　相较于无线区域网络(Wi-Fi)，ZigBee、Z-Wave和蓝牙具有更低连线功耗和方便性，更加突显在物联网中的重要性，但难以管理大量联网设备和感测节点却是一大致命伤，即便ZigBee基于网状网络(Mesh Network)架构，可扩充至数千个无线节点，仍无法即时控制，遑论Z-Wave和蓝牙等节点支援数量更少的方案。因此，相关标准联盟已开始布局IP化网络架构，期透过IPv6编址和域名技术标准，赋予每一个物联网装置IP位址，以简化连线与管理的复杂度。

　　Cooley透露，ZigBee Alliance已将引进IPv6通讯协定支援，视为制定下一版标准的首要考量，而相关芯片和模组业者亦纷纷投入研究IP化的ZigBee无线网络解决方案。以芯科实验室为例，自2012年中购并ZigBee芯片商--Ember后，即倾力发展IP加网状网络的无线通讯和微控制器(MCU)解决方案，从而将ZigBee既有优势发挥到淋漓尽致，并结合IP定位方式，让局端设备更容易控管所有物联网装置。

　　无独有偶，蓝牙技术联盟也积极筹备下一代可结合IPv6网络技术的新标准，以突破蓝牙点对点(Peer to Peer)传输局限，加速进军物联网市场。不过，Cooley指出，相较于ZigBee的无线网状网络架构，蓝牙要支援IPv6须克服的技术挑战更为艰巨，因此，短期内蓝牙开发商仍会以智能型配件为主力市场，在涵盖层面更广的物联网设计领域还须经历一段学习曲线。

事实上，物联网谈了将近30年，相关应用发展始终牛步，关键就在于软硬体设计、开发工具、终端联网设备和大数据(Big Data)分析服务的垂直整合不易，再加上网络通讯、控制和管理技术相当复杂，且至今仍没有放诸业界皆准的物联网架构或技术标准问世，因而导致整体物联网环境建置和系统整合之路遭遇重重阻碍。对此，Cooley认为，随着全球网络协定架构加速由IPv4过渡至IPv6，并结合无线网状网络，物联网发展基础将日益茁壮，尤其ZigBee和IPv6皆是业界通用标准，更有助串连供应链业者的技术能量，加速终端应用成形。

近有相当多的讨论是关于物联网和不久即将部署的数十亿可连接设备。这些设备的大多数不是智能手机或其他通讯设备，而是那些可以使我们的家庭、工厂、汽车和其他更多系统被无线连接的遥控器和传感器，并且允许他们在远程处理器或手动控制下更有效的运作。

为了满足这种无处不在的物联网连接需求，就必须有一个满足可连接设备需求的网络标准。蜂窝技术太复杂，使用它将会大大增加成本，并且不支持这些大多数设备所需的电池寿命要求。

用于传感和控制应用的ZigBee标准已经面世多年。而由ZigBee联盟于2013年发布的ZigBee IP规范承诺为无线传感器网络提供无缝的互联网连接，特别是智能电网应用，将会得到ZigBee Smart Energy IP协议栈的进一步支持。

ZigBee提供了一个完整的无线网状网络解决方案，利用互联网连接去控制低功耗、低成本设备，连接多种不同类型的设备构成单一控制网络。当前的ZigBee IP是IPv6兼容的，这使得它非常适合那些基于预期连接设备数量而选择IPv6的应用。

无线传感器网络(WSN)目前正在众多应用中广泛部署，覆盖范围从家庭自动化到工业控制，这是90年代末进行的大量研究和发展的结果。由成千上万节点构成的无线网状网络被用于更大范围的灯控、建筑监视、智能电表，甚至用于监视农业作物。

为了成功部署WSN，几种底层技术是必要的：

●超低功率无线电：用于确保超长电池寿命(一些诸如智能电表的应用需要长达20年)以最小化因电池更换而带来的成本和麻烦。即使市电可用，低功耗无线电也是一个显著的优点。

●基于标准的网状网络软件：用于确保可靠的数据传输，尤其是对于无人干预的机器到机器(M2M)类型应用的操作。

●合适的无线协议和软件堆栈：用于允许设备间进行标准数据格式的信息交换和自主操作。

ZigBee采用IEEE 802.15.4标准定义和构建底层，并为低功率无线电部件提供良好的基础。该标准最初发布于2003年，从那时起，它开始得到扩展和提高，先是在2006年，然后在2011年。15.4e和15.4g修订已经被商业无线电技术供应商用于他们的应用中，使他们的RF设备功耗减半，并且预期在下一代设备中进一步降低。这些修订将对电池寿命产生重要的积极作用。

虽然802.15.4已经充分利用了基础无线电技术，但是网状网络协议开发仍需花费较长的时间。网状网络堆栈，例如由Ember(2012年被 Silicon Labs收购)开发的EmberZNet和由加州大学伯克利分校开发的TinyOS，被用于初期的802.15.4无线IC产品中，并且随后得到进一步优化以满足系统需求。市场增长依赖于可实现互操作的标准化解决方案、提供更多资源去支持很多公司使用这种技术，ZigBee联盟是近年来致力于为无线网状网络提供标准化解决方案的几个组织之一。