今年的 COVID-19 疫情使得更多的人在家工作，這加速了新 Wi-Fi 標準 (Wi-Fi 6) 的部署采用。消費者開始使用這種更高速度的新 Wi-Fi 6 來升級家庭網絡，同時享受分布式架構帶來的優勢，不僅易于設置，可覆蓋所有房間，而且具有高容量，能夠滿足所有家庭成員的多樣化需求，例如在書房參加視頻會議，在客廳觀賞最喜歡的節目，在樓上臥室玩數小時的在線游戲等。

到目前為止，智能家居一直通過多個相互競爭的標準提供服務，包括 Wi-Fi、Zigbee、BluetoothLow Energy、Thread 等。這種碎片化狀態，即采用多個標準，使智能家居以及物聯網本身無法發揮其潛力。CHIP 將 ZigBee、Thread、藍牙和 Wi-Fi 集成在一個總體標準中。本白皮書將探討為什么采用 CHIP 將會實現真正的智能家居。

1、Wi-Fi 6 分布式架構和 Pod

Wi-Fi 6 的分布式架構包含一個路由器和一組安放在家中適當位置的衛星 (Pod)。這些 Pod 通過稱為 EasyMesh 的協議，可以自動連接到與室外互聯網相連的主路由器。這樣整個房屋范圍內都能獲得高速 Wi-Fi。過去，必須靠近路由器才能獲得高性能，并且需要借助中繼器和/或電線適配器來覆蓋網絡死區，這樣的日子一去不復返了。

盡管“Pod”這個詞聽起來很簡單，但它卻是個相當復雜的設備，可同時執行許多其他操作。事實上，每個非移動 Wi-Fi 設備都可充當 Pod。電視機、無線揚聲器或智能助理（如 Amazon 的 Echo Dot 或 Google Home）在執行自身功能的同時，也可用作其他 Wi-Fi 設備的 Pod。這一切都在規劃中。

盡管“Pod”這個詞聽起來很簡單，但它卻是個相當復雜的設備。

2、互聯網協議互聯家居 (CHIP)

CHIP 是一種新的物聯網標準。CHIP 的既定目標是“簡化制造商的開發過程，提高消費類的兼容性”。CHIP 以 IP 為基礎，旨在通過定義一組基于 IP 的特定網絡技術進行設備認證，從而實現智能家居設備、移動應用和云服務之間的通信。

它更像是一種新的聚合標準，而不是新的網絡標準。從本質上講，CHIP 整合了現有物聯網標準的不同要素。如今，物聯網通過多個相互競爭的標準提供服務，這些標準代表不同的生態系統，包括 Wi-Fi、Zigbee、藍牙/藍牙低功耗以及Apple HomeKit、Samsung Smart Things、Google Nest、Amazon Alexa 等使用的 Thread。在消費者等待一個總體概念時，這種碎片化狀態，即不同的技術標準以不同的方式在多個獨立的生態系統中混合使用，使物聯網無法發揮其潛力。如果沒有一個總體概念，智能家居就只是一組不連貫的、獨立的專用應用，無法使用彼此的數據或提供可用性。

運動傳感器就是一個很好的示例，因為許多不同應用都使用這種傳感器。在當今的碎片化應用環境下，報警系統中的運動傳感器無法與開燈或觸發加熱/冷卻系統的傳感器通信。

CHIP 是個好消息。它是由 Zigbee 聯盟和 Thread 聯盟與 Amazon、Apple、Google 和 Samsung 合作制定的，旨在將 Zigbee、Thread、藍牙和 Wi-Fi 的不同組件集成在一個總體標準中。

圖 1. 網絡生態系統共存：CHIP 是一種聚合標準，匯集了現有的物聯網標準。

3、CHIP 如何將所有智能家居設備連接至 Wi-Fi 網絡

圖 2.即插即用：這一物聯網前景可利用 CHIP 認證設備通過 Wi-Fi 網狀網格上的 pod 連接和發送數據來實現。消費者可根據品牌偏好或設備性能選擇“物”，并且知道這些“物”將會跨越生態系統或平臺工作。

CHIP 標準將支持終端設備（物聯網的“物”）和 Wi-Fi 6 網絡的“Pod”通信，并通過這些 Pod 與互聯網通信。傳感器終端節點數據可放在需要的地方。這個概念使 Wi-Fi 6 和 CHIP 成為室內總體連接的理想組合。

每個 Wi-Fi 6 pod 都將配備 Zigbee 無線電，或者在 Wi-Fi 無線電旁邊配備更好的標準 IEEE 802.15.4 (IoT) 無線電。這就使所有智能家居設備（運動傳感器、溫度傳感器、開/關傳感器）都能連接到 Wi-Fi 網絡，連接到互聯網。隨著 Wi-Fi 連接的普及，很多家庭中的 Pod 數量開始顯著增加。通過物聯網無線電擴展這些 pod 很有意義，而 Wi-Fi 6 EasyMesh 連接會自動處理其余的工作，即實現家中連接和云連接。一些 Wi-Fi 路由器公司已經在產品中納入了 CHIP 無線電(IEEE 802.15.4)，這樣其產品的軟件就能夠在 CHIP 標準發布之時立即升級至該標準。

此外還有更多好消息：CHIP 終端設備自身無需支持網格功能。Wi-Fi 6 實現全面覆蓋后，終端設備始終處于 Wi-Fi pod 的范圍內。因為網格功能會消耗大量功率，采用 Wi-Fi 6 網格功能的無網格 CHIP 終端設備將顯著降低功耗，從而有助于縮小電池尺寸，延長電池使用壽命。這也就意味著，這些物聯網終端設備的成本和設計復雜性將顯著降低，同時可實現更小巧、更美觀自然的設計。

4、關于藍牙和藍牙低功耗網格

那么藍牙和藍牙低功耗網格將會如何呢？這還有待觀察。有人可能會說，Wi-Fi pod 可以輕松配備藍牙低功耗無線電，而不是 802.15.4 無線電。盡管在技術上是這樣，但它并非是最實用的解決方案，因為藍牙本身本質上是一種連接技術，并不適合聯網。

事實上，當今市場上的許多更復雜的終端設備可同時使用 802.15.4 和藍牙低功耗通信，但應用方式通常是將 802.15.4 無線電指定為網絡連接，并使用低能耗藍牙連接到智能手機進行調試。由于傳感器通常比較小，并且沒有屏幕或鍵盤，因此與傳感器相連的藍牙低功耗智能手機將用作接口。利用與 Wi-Fi 網絡相連的智能手機以及與手機相連的藍牙低功耗傳感器，就可以更新傳感器的設置和配置信息（如網絡安全密鑰），然后建立 802.15.4 與 Wi-Fi 網絡 pod 的連接，并可斷開傳感器與手機的藍牙低功耗連接。

5、是否存在其他標準？

過去十年推出了許多物聯網標準和計劃，但沒有一個在物聯網市場占據主導地位。其中一個原因就是，不同于 Wi-Fi，物聯網標準需要定義應用協議。價值創造通常是由應用實現的，例如：為什么中控鎖常用于汽車中，但在房間內卻不常見？此外，大公司將賭注押在發展迅速，足以進入完整生態系統的市場，但這種市場并未出現。我們來看一下健康監控設備，不同設備具有不同的優勢，但一個品牌的體重秤如何才能與另一個品牌的睡眠監測儀、計步器或心律監測儀配合使用？

供應商逐漸意識到，通過共享通信標準和應用協議，消費者可以選擇自己喜歡的產品，而不會限定在專有的非通信生態系統，這才是一個真正的即插即用場景。從常理上講，智能世界在等待能夠讓所有人受益的互操作性。真正的即插即用智能生態系統。

這種全新的智能系統未來能否向后兼容當前系統？在很大程度上是可以的。Wi-Fi 6 已經完全向后兼容 Wi-Fi 5 等技術。但 CHIP 未來能否向后兼容現有的藍牙和 ZigBee 設備？無線電或網絡協議無法向后兼容，例如基于 CHP 的新型燈具將無法在舊的 ZigBee 網絡中使用。然而，兩者都可以與 Wi-Fi 6 網絡協同工作，而應用集成也將由此展開。

總結

由此可見，市場上可能會迎來 Wi-Fi 6 CHIP 設備的爆炸式增長。在消費者的認知中，家里的一切都將“連接 Wi-Fi”。這將通過 Wi-Fi 6 EasyMesh 來實現，終端設備將直接通過 Wi-Fi 無線電（帶鍵盤和屏幕的終端設備）或通過智能手機設置和 IEEE 802.15.4 無線電與 Wi-Fi 6 網絡通信。

CHIP 和 Wi-Fi 6 將會是理想組合，可通過 Wi-Fi 網格大大簡化室內/智能家居網絡和傳感器連接，可從降低功耗、縮小電池尺寸以及延長電池使用壽命中獲益，并可簡化碎片化技術格局。

關于作者

Cees Links Qorvo 無線連接業務部總經理

Cees Links 是 Wi-Fi 行業先鋒。在其任職期間，公司開發出了首個無線 LAN，該技術最終成為家喻戶曉的技術，集成到個人電腦和筆記本電腦之中。他還率先開發了接入點、家庭組網路由器和熱點基站。他參與了 IEEE 802.11 標準化委員會和 Wi-Fi 聯盟的籌建工作。另外，他還在 IEEE 802.15 標準化委員會的組建中發揮了重要作用，該標準后來成為 ZigBee 檢測和控制網絡的基礎。Cees Links 是 GreenPeak Technologies 的創始人兼首席執行官，該公司現在已經成為 Qorvo 的一部分。Cees 目前擔任無線連接業務部總經理一職。

文章出處：【微信公眾號：Qorvo半導體】

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