新年新氣象!從今天起，Dr.Bee將少談些概念，多講點技術。智能家居技術、解決方案也是魔蜂的看家本領。

　　每一篇我們都嘗試就一個問題展開討論，希望對技術感興趣的朋友們可以固定每周一進來逛逛，并有所收獲。

　　在開始聊技術前，我們暫且做個假設——我們未來所使用的智能家居系統是由很多傳感器、開關裝置和中央監控系統組成的，這些器件互相之間協作完成對家居“智能化”的支持。

　　在現階段，我們所開發和使用的echo系統已經加入了IFTTT的一些做法，但是應該說，我們還處在“家居自動化”發展階段。我們目前所努力做的一個重要方面，還是在不斷完善人機交互的控制與反饋以及build-up connection。當越來越多connected home系統能夠穩定運行時，智能化的實現才會真正到來。

　　言歸正傳，今天我們就先來談一下connection的問題。

　　connection是一個比較偏通信方面的問題，不過這個問題在產品開發和謀劃未來市場時都應該被考慮到。目前用于家居系統的通信協議很多，ZigBee、Z-Wave、WiFi、Bluetooth、6LoWPAN，當然也有很多其他自有協議。毋庸置疑，這些協議都有其各自的生存空間和適合其的應用場景。相關詳盡的介紹或針對這些技術進行比較的文章，網上比比皆是，在這里我們就不一一贅述了。按照目前的發展，Dr.Bee認為，ZigBee技術會在一段時間內占據比較大的優勢，并在家居自動化領域得到較廣泛的應用。

　　ZigBee的低功耗和支持多節點等性質使其成為目前傳感器網絡中的佼佼者，雖然它所支持的數據率不高，傳輸距離上也有限，但是被用作以數據采集和監控為目的的傳感器網絡已經足夠了。當然使用ISM2.4G有利有弊，不過就目前發展看，人們暫時還沒有把它的“弊”放在首要考慮位置，同時ZigBee也支持gigahertz。

　　要形成一個ZigBee網絡，我們必須有一個Coordinator(協調器)。它的主要功能是形成一個網絡并且允許其他ZigBee節點加入網絡、分配網絡地址、調節地址沖突、協助其他加入設備進行cluster進配對等。在目前的家居系統中，這個協調器通常被放在Gateway(或者Universal Hub)中，這樣用戶或者Gateway的控制者可以遠程通過web api或者本地方式(使用按鈕)形成網絡、監控網絡等。我們之前提到過德國電信Qivicon Hub就是這種形式，用戶可以通過登陸web應用形成家居系統并控制和使用系統內的各種傳感設備、報警設備和開關設備等。

　　在形成網絡前，Coordinator通常會先掃描信道(2.4G channel11-26)，目前為減少和WiFi之間的信道干擾，ZigBee推薦的家居自動化使用信道為(11，14，15，19，20，24，25)。在掃描時，Coordinator會記錄下被掃信道的噪聲情況并選擇掃描時噪聲最小的信道，并在上面形成網絡。

　　在網絡形成時，Coordinator會進行一系列的本地操作，比如確定PANID、Extended PANID等，其中很重要的是security設定，也就是我們通常所說的網絡密鑰。在ZigBee家居自動化協議中規定了固定密碼，這也就意味著所有經過認證的產品都應該可以使用這一密碼加入一個ZigBee Home Automation(ZHA)網絡。這一密碼在1.0-1.2.1 協議中未曾變過。當然由于很多原因，一些未經過認證的產品也通過某種渠道獲得這一密碼，那么其產品也可以加入到ZHA網絡中。

　　在網絡形成后，Coordinator通常需要打開網絡，在早期的ZigBee家居自動化中，Coordinator不可以永久性打開網絡，一般只可以開網60秒;而在修訂后的現行規范中，Coordinator在形成網絡后可以發送可加網命令廣播并打開網絡至少3分鐘。網絡打開后，用戶便可以嘗試把新的部件加入到網絡中了。

　　目前我們比較常見的ZigBee based傳感器在加網時也是通過發送beacon request對信道進行掃描，收集beacon，比較link cost，然后嘗試加入link cost在接受范圍內的網絡(PAN)。這里就會出現一個問題：如果在一棟大廈里，剛好兩個Coordinator同時開啟了允許入網模式，如何能確保要加入的傳感器能夠準確加入自己的網絡?

　　在這個問題上，很多傳感器的設計者會選擇加入收到beacon能量比較強的的網絡，但如果一家用的是強功率天線，另外一家用的是一般天線，那豈不是兩個傳感器都會加入強功率天線的網絡?

　　Dr.Bee曾經考慮過ZigBee Light Link的做法，感覺touch link雖好，但實際上應用場景也有限，不適于較大規模的組網，更何況，如果考慮sleep end device 和child node的管理問題(之后我們會討論這個問題)情況會更復雜。

　　目前Dr.Bee認為，我們能做的還是在Coordinator端下功夫，當然使用非公共密鑰會是一種解決方案，但是未必最佳，因為會影響設備的通用性，目前協議HA1.3版本中有能看到使用install code的想法，但是終究這會不會是解決方案，尚是未知數，因為如果引入install code的使用，ZHA有助于提高安全性和加網時的異網識別率，但是這將改變一直以來，ZHA簡單的密鑰交換方式。如果想保證向后兼容，實施難度暫且不談，成本肯定會提高，不利于ZHA發展，當然，目前再說ZHA有點落伍，ZigBee3.0才是其真名。

　　不考慮密鑰使用，那么只能在Coordinator段的應用層加入一定的判定機制，通過Coordinator本地屬性和加網設備屬性判定是否可以允許加入設備繼續停留在網上，否則應該使用網絡leave request強行驅逐加入設備。至于哪些屬性我們可以用來比較，Dr.Bee曾參與設計過幾種適合不同系統的機制，這些機制根據系統安全級別、網絡中節點構成、各節點間通信頻繁程度會略有不同，但是宗旨都是：使Coordinator能夠起到網絡管理員作用，時時監管網絡。