ZigBEEANT、Z-Wave、INSTEON、Wavenis和WirelessHART共同分享了無(wú)線嵌入式控制市場(chǎng)，但是他們之間并沒(méi)有真正的贏家。本文試圖從各個(gè)角度來(lái)闡釋這種現(xiàn)象背后的種種原因。
ZigBee規(guī)范在剛剛過(guò)去的2007年12月推出了第三版本。自從2004年以來(lái)，ZigBee在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的過(guò)程之后，變得更加成熟、定義更加規(guī)范，也更有針對(duì)性。具有里程碑意義的第三版本不但為我們反映了ZigBee標(biāo)準(zhǔn)目前的情況，同時(shí)也反映了整個(gè)無(wú)線嵌入式控制(WiEC)技術(shù)的進(jìn)展情況。
在過(guò)去的幾年中，無(wú)線嵌入式控制(WiEC)技術(shù)的推動(dòng)者們已經(jīng)無(wú)數(shù)次的向設(shè)計(jì)工程師們描述了其美好愿景，但是有一個(gè)問(wèn)題，我們?nèi)匀徊坏貌粏?wèn)：我們真的理解嵌入式無(wú)線技術(shù)嗎?
首先，應(yīng)該給出無(wú)線嵌入式控制(WiEC)技術(shù)的合理定義。在收發(fā)器層，無(wú)線嵌入式控制技術(shù)通常指的范圍在是10米到50米之間的低功率無(wú)線電波，數(shù)據(jù)速率在4Mbps以下，運(yùn)行在任何工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療(ISM)頻段。
無(wú)線嵌入式控制(WiEC)技術(shù)利用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)控制無(wú)線節(jié)點(diǎn)之間的通信。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常有兩臺(tái)機(jī)器之間(M2M)進(jìn)行通信的簡(jiǎn)單的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)拓?fù)?，無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)的星型拓?fù)?，以及mesh拓?fù)?。在所有這些拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)之間都可以進(jìn)行通信。
任何沉浸在嵌入式技術(shù)多年的設(shè)計(jì)工程師都會(huì)對(duì)無(wú)線嵌入式控制技術(shù)的推動(dòng)者們所描述的美好愿景歷歷在目。
這些愿景會(huì)不斷發(fā)生變化，但是，無(wú)一例外的，推動(dòng)者們都使用了以下一些關(guān)鍵詞來(lái)對(duì)無(wú)線嵌入式控制技術(shù)進(jìn)行描述：低功率、低成本、高可靠性、高安全性、易于設(shè)計(jì)和易于使用。
伴隨著技術(shù)上的美好愿景隨之而來(lái)的是對(duì)投資回報(bào)率的大膽展望-生產(chǎn)商在短短數(shù)年內(nèi)就可以賣(mài)掉上億件產(chǎn)品，消費(fèi)者逐漸意識(shí)到無(wú)線嵌入式控制技術(shù)所帶來(lái)的效率的提高和成本的降低，整個(gè)世界被被這些小型低功率收發(fā)器所覆蓋，它們將所有東西都連接在了一起。
炒作背后的真相
然而，不幸的是，在炒作多年之后，仍然沒(méi)有一種單一的無(wú)線技術(shù)能夠同時(shí)滿(mǎn)足上述那些美好的愿景。在實(shí)際的工程中，我們看到的往往是折衷方案。
怎么可能會(huì)有一種技術(shù)能夠適合同時(shí)控制家里的電燈和控制工廠的安全閥呢?而一些無(wú)線嵌入式控制技術(shù)的推動(dòng)者們的確向我們描述過(guò)這種美好的愿景。
然而，在幻燈片陳述完這些美好的愿景之后開(kāi)始的實(shí)際硬件操作時(shí)，卻出現(xiàn)了許多意想不到的情況?；蛟S是推動(dòng)者們夸大其詞了，或許是芯片和協(xié)議棧廠商太遜色了?；蛟S，工程師們根本就不應(yīng)該相信一種技術(shù)就可以解決所有問(wèn)題這種鬼話。
有幾個(gè)原因可以解釋為什么這些愿景會(huì)失敗(盡管有一些確實(shí)實(shí)現(xiàn)了)。首先就是，有一些指定的性能目標(biāo)從根本上就與其它一些相對(duì)立，這為工程上帶來(lái)了不可逾越的挑戰(zhàn)。比如，低成本與高可靠性。
在工程上實(shí)現(xiàn)低成本需要一整套方法來(lái)減少花費(fèi)。
首先，必須減小硅片的大小，這就需要在收發(fā)器架構(gòu)(比如開(kāi)環(huán)與閉環(huán)調(diào)制，后者能提供更高的可靠性，但是需要極大的增加尺寸的大小)上進(jìn)行折衷。
接下來(lái)，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的大小需要裁減，以最小化運(yùn)行RF收發(fā)器的處理器所需的代碼空間的數(shù)量。而減小網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧就意味著一些智能化功能(如完整的點(diǎn)到點(diǎn)路由和網(wǎng)絡(luò)自愈合能力)將不復(fù)存在。需要這些功能嗎?那你必須在硅片上花費(fèi)更大的代價(jià)。
