為什麼zigbee的產品可以互操作?

2021-02-25 CSHIA

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徐利明:CSHIA-zigbee智能家居技術專項培訓講師。德州儀器半導體技術(上海)有限公司中國區zigbee技術支持,zigbee中國技術組成員。專注zigbee技術的標準研究和應用開發,幫助客戶開發zigbee產品,實現真正的互聯互通。

寇宏:CSHIA-zigbee智能家居技術專項培訓講師。zigbee中國成員組秘書長,就職於中國電子技術標準化研究院物聯網研究中心。長期關注zigbee技術的發展、參與zigbee測試實驗室的籌建,目前負責zigbee檢測工作。還參加全國信息技術標準化委員會傳感器網絡標準工作組,參與部分測試標準的編修訂。

張宇寧:CSHIA-zigbee智能家居技術專項培訓講師。服務於飛利浦中國研究院五年。通信專業出身,現專注於智慧照明及智能家居的技術、應用與生態研究。現任飛利浦互聯照明高級研究員及zigbee中國技術組組長。

zigbee是目前國際開放物聯網標準中唯一涵蓋完整應用層的低功耗無線區域網協議。隨著物聯網技術與應用的普及,zigbee標準得以持續性進化。

1zigbee標準、測試與認證保障了產品的互操作性

眾所周知,應用層協議是終端產品互操作的基礎。zigbee技術對應用層的標準化基於功能定義,即cluster,然後根據cluster進一步規範設備類型(devicetype)。

也就是說,先有cluster再有device type,而不是相反。這也是為什麼zigbee的庫稱為Zigbee Cluster Library而非Zigbee Device Library。ZCL是一部工具書,羅列了所有zigbee已定義的功能。

zigbee認證項目保證了產品具備其預期功能,而且不同生產商的產品可以互操作。與其他標準制定組織不同,zigbee的標準只有當有產品通過測試認證程序後才會被發布。zigbee認證過程使生產商能夠為客戶提拱各種各樣便於操控的zigbee產品。

我們對於產品標準符合性和可互操作性的高度關注,保證大家能獲取功能可靠的產品,從而帶來愉悅的用戶體驗。

認證程序在兩個領域保證產品符合zigbee技術標準,且不同設備間可互操作。

zigbee兼容平臺認證程序保證一個平臺要經過嚴格評估才能應用到zigbee產品上。

平臺一般由一個2.4GHz的無線發射器和一個帶zigbee固件的微處理器組成,並通過測試程序來證明其符合zigbee技術標準,保證了用於個人和商業的終端產品生產有可靠的平臺供應來源。

zigbee產品認證程序能對任何應用zigbee開發標準的產品進行認證測試。產品必須完全符合標準並成功執行所有的必測命令。產品通過測試後zigbee聯盟會給予zigbee認證產品的資格,有權使用認證產品標誌。

zigbee測試是針對軟體協議的互通性測試,主要採用Test Harness與Device Under Test (DUT)桌球式交互的測試方法。zigbee測試著重於功能特性的方面,暫時不關注產品的物理特性。

協議實現一致性聲明(PICS)是廠商的自述性文件,也是測試過程的唯一依據。具體來說,PICS是一個文檔,它羅列了zigbee標準或相關測試文檔中要求的所有參數和特性,並將其按照強制或可選分成兩個類型,被測設備必須無條件地滿足所有強制性的功能要求。

從文檔組織形式上看,協議實現一致性聲明的主體部分是一個格式固定的調查問卷表格,每一項的答案填進最右側的一列裡,答案或是簡單地選擇「是」或「否」,或是填入一些數值、集合等。

PICS是一份很詳細的文檔,下圖僅是一個縮影。

下圖是一個典型的測試環境。測試實驗室的測試工具包括軟體層面的ZTT (Zigbee Test Tool)和硬體設備Test harness。

DUT與test tool按照Zigbee test spec逐條進行符合性測試,直至完成所有需要的測試例。

zigbee test桌球操作模型

從上面的描述可以看出,zigbee作為一個物聯網通信標準,自標準定義到測試的方法與流程,其目標都是設備通信與行為層面的規範與互操作性,而不涉及產品本身的性能。

換句話說,標準本身定義的是通信各層級(OSI7層模型或簡化4層模型)的格式與規範,測試本身關注空中數據包(over-the-airpacket)的合規性。設備本身的性能差異交給廠商與市場,這也是平衡「標準化」與「差異化」的合理結果。

舉例來說,下述各項屬於zigbee測試的內容,其互操作性由zigbee標準保證:

1、設備網絡層的行為,包括網絡發現、加入/離開網絡、交互網絡參數等。

2、設備安全性的行為,包括安全模式的支持、密鑰的生成分發、密鑰的動態更新等。

3、設備功能性的行為,包括測試PICS文件中所列的所有Mandatary和Optional行為。

下述各項不屬於zigbee測試的內容,亦不屬於zigbee所保證的產品互操作的範圍:

1、功能參數在產品表達上的一致性。比如同一亮度和顏色參數在不同產品的光學表達不一致(色差)。

2、命令在執行上的細微差異。比如照明設備執行「OFF」命令時從亮到滅的時間不一致(有快有慢)。

3、設備RF性能上的差異。比如不同公司的產品在網絡中的性能表現不一致、不同的產品具有不同的信號強度和有效傳輸距離。

4、設備自身的性能和穩定性。比如有些產品可以長時間穩定地存在於網絡中,有些產品有更高的斷網概率。

中國智能家居產業聯盟CSHIA培訓中心正推出zigbee智能家居技術專項培訓。培訓班主要針對zigbee技術的原理、組網方式、晶片、模組產品開發、應用,測試認證等方面。以貼近市場為目的,重視實操。

活動:第六期zigbee智能家居技術專項培訓

時間:2017年11月  
地點:上海·交通大學

三天兩晚,收費培訓(詳情請諮詢:010-50976386)。參加培訓,考試合格的學員將獲得由中國智能家居產業聯盟頒發的CSHIA智能家居系統工程師zigbee智能家居技術專項培訓證書。合格學員所在的公司,經審核通過後,將可以升級為中國智能家居產業聯盟企業會員單位,並頒發授權銅牌。

zigbee智能家居技術專項培訓將抽絲剝繭、深入淺出地講解zigbee技術的方方面面,以及大家頗感興趣又倍感迷惑的zigbee 3.0將為智能產品帶來什麼?深入學習請報名本次培訓:


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《zigbee基礎理論解析與zigbee3.0新特性介紹》

處在IoT浪潮的風口浪尖,zigbee技術到底是什麼?它有什麼樣的特點?與 Wi-Fi, 藍牙等無線標準又有什麼淵源和不同?本課程將抽絲剝繭、深入淺出地講解zigbee技術的方方面面,以及大家頗感興趣又倍感迷惑的zigbee 3.0將為智能產品帶來什麼?

《如何搭建超過400個節點的zigbee網絡》
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《如何使用zigbee標準開發智能家居產品》
任何技術開發產品都會有門檻,zigbee技術也不例外。如何讓開發者能夠快速上手開發一款標準zigbee智能家居產品,一直是所有廠商在不懈努力的,TI作為半導體廠商更是如此。本課程幫助大家在2小時之內開發一款標準的zigbee智能家居產品,並且可以跟其他標準的zigbee產品進行互通互聯。

《如果高效通過zigbee測試?》
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《zigbee測試認證及Logo介紹》
zigbee產品為什麼要做測試認證?認證後的產品有哪些優勢?對企業有什麼好處?本課程將解讀zigbee聯盟關於產品認證的政策和流程,介紹zigbee Logo種類及其使用,現場操作演示zigbee產品的測試方法,幫助大家直觀地感受zigbee產品的測試過程。

《ZLL和ZHA產品方案應用及網際網路雲對接?》
在行動網路及智慧型手機迅速發展的今天,「智能化」對於我們已經不再陌生,並且也更多地成為大家的追求目標,而對於現如今市場上zigbee標準不統一、技術難實現等問題,仍然給無數消費者帶來無盡煩惱?本課程將從zigbee標準協議和如何有效地與網際網路雲平臺對接方面,為您闡述一套最完整的zigbee物聯網應用產業鏈解決方案。

《快速入門開發世界上功耗最低的CC2630 zigbee晶片》
當下zigbee智能家居產品出現爆發式增長,無論是知名大公司還是初創企業紛紛推出zigbee產品。低功耗對於智能家居產品來說一直非常大的挑戰,超低功耗的zigbee的產品對於開發者來說是其產品的差異化特性,對於消費者來說更是方便省事。本課程將介紹目前功耗最低的CC2630 zigbee晶片,幫助大家快速入門利用此晶片開發超低功耗的zigbee智能家居產品。

《綠米是怎樣設計智能家庭網關的》
網關在智能家居系統中起到核心作用。網關的設計不僅會影響到系統功能和可靠性,它在很大程度上也會直接影響到用戶體驗和產品銷售。所以網關不僅僅是一個網關,為什麼這麼說呢?這就是我們這個課程需要和大家探討的…

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  • ZigBee中國發展史
    一、工業應用階段:2004-2009年04年zigbee進入中國,當時的技術方案有:飛思卡爾、chipcon、ember、JENNIC,當時中國做zigbee技術產品的就只有很少幾家公司,但是對zigbee在中國的普及和應用做出了很大貢獻:北京赫立訊:海歸創立,在北京、臺灣、美國均有研發機構,做zigbee
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  • 工控譯文 Zigbee聯盟發布物聯網通用語言dotdot
    ,」 said Tobin Richardson, zigbee alliance President and CEO.該解決方案基於任何網絡上所有物聯網設備之間的通用語言,為開發人員提供了一個通用的創新平臺,使用戶能夠自由選擇適合他們的產品。目前的Zigbee設備使用一種通用語言。有了dotdot,該語言——Zigbee技術核心的應用層,就可以應用於其他的物聯網網絡。
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    LabVIEW可以通過環境中集成的.NET 互操作集生成器將項目中一組VI打包生產.NET互操作程序集,用於Microsoft .NET Framework
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    有線中繼器使用指南  一、功能說明 有線中繼器主要作為增強 zigbee
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    還有一個控制者,可以通過手機來進行控制,所有的環節都可以通過系統來進行管理。 CEES LINKS表示,其實類似物聯網的應用已經存在30多年了,比如自動販賣機,在產品售空以後,並不需要通過人工查詢,可以遠程通過數據來查詢產品問題。比如工業4.0,其實也是IOT 的應用之一。涉及到網絡連接到數據控制庫,在有異常的情況下會報警。也可以有一個中控臺,有很多的屏幕,當有問題的時候,會有事情發生。
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    ,甚至可以通過Internet網絡對Z-Wave網絡中的設備進行控制。Zigbee技術,傳到中國以後就變成了一個不完整的協議,這個協議是由各個廠家自定義的,所以導致zigbee兼容性很差,基本上你要使用zigbee的產品,以後你只能在同一廠家購買衍生產品或者維修更換零件。這樣很有局限性和隱患風險,如果一旦該廠家倒閉或者轉行,那麼你已經購買的zigbee產品如果維修或購買衍生產品就會變得非常麻煩!
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  • 藍牙、Wi-Fi和ZigBee類產品全球市場準入及通信技術優缺點對比
    在實現物聯網的短距無線通訊技術裡面,藍牙、Wi-Fi、zigbee 是目前應用最為廣泛的三種短距無線通訊技術。Anbotek無線實驗室由多名資深無線通訊技術專家和工程師組成,針對這類產品有豐富的測試和認證經驗,覆蓋了多個國家和地區的全球市場準入服務。