在过去的两年，我们生活和工作方式的变化让所有行业对数字化和技术集成的需求快速增长。消费者和企业都在寻求更智能、更互联、更安全、影响更大、且价值更高的产品和服务。
物联网是实现智能和互联体验的关键推动力，而对于其应用、增长和价值实现而言，有几个至关重要的趋势：安全和隐私、自动化、能源管理和可持续性。
Zigbee近20年来在实现智能和互联体验方面一直处于技术最前沿——通过持续演进和发展满足行业、客户和消费者的需求，也开发了体现上述趋势的新功能。
安全和隐私
到2021年，连接到互联网的设备数量已经超过100亿。与之相应，利用连接漏洞的企图也不断增加，网络攻击的数量已经达到15亿次。为了保护消费者，政策制定者们已经制定了不少法规，并在持续增加中，以期解决风险并减少漏洞；但担忧依然存在。
为了帮助消费者建立对互联技术的信心以提高应用，这些技术必须包含使设备更安全的功能，包括安全的云端连接和通信协议、加密密钥和安全的边缘计算等。
Zigbee标准在开发时就考虑到了安全性。当前，Zigbee3.0在网络层和应用子层(APS)都使用了对称AES-128-CCM加密算法进行加密。它可以用于进行身份验证和提供保密性，并对整个网络强制加密，这就意味着任何想要加入网络的设备都必须获得网络密钥，并且任何设备和对应的连接设备间交互的有效负载数据都经过加密。
第23号修订版(R23)是Zigbee 3.0标准包含的Zigbee PRO协议的下一个版本，通过添加新的安全功能扩展了现有的安全性：
加网过程中使用动态Link Key(DLK)：在加入网络之前需使用椭圆曲线Diffie-Hellman密钥协商机制来建立密钥和验证设备
设备识别：使用DLK，在接受设备进入网络之前要求设备提供信息进行识别
帧计数器同步功能以提供高级的消息重放保护
通过PANID和信道管理提高网络参数安全
与以前的版本一样，Zigbee 3.0 R23具备互操作性，并向后兼容早期版本的标准和已安装的设备。当应用到网络中时，较新的设备将能够利用这些新的安全功能。
“没有什么比保护我们客户的隐私和安全更为重要。我们很高兴参与支持开发R23的新安全功能，特别是‘动态链接密钥’，通过引进符合行业标准的加密密钥交换流程为我们的客户提供强大的安全解决方案。”–康卡斯特互联家庭和物联网设备产品副总裁 Jim Kitchen
除了安全之外，对隐私问题的担忧使得保护消费者数据、数据隐私透明化、为用户提供对其隐私的控制权等内容已经成为以消费者为中心的隐私保护机制的关键。Zigbee标准涵盖了对产品的关键控制，以确保数据的安全和私密，是制造商实现端到端安全性和数据隐私保护的组成部分。Zigbee在设备之间建立安全可信的信道、仅仅共享必需的信息、应用定义明确且经过时间考验的精简数据模型，并通过防止未经授权的数据访问或泄漏，进一步支持了数据隐私的保护。
“无论应用领域为何，从工业自动化到消费类设备，Zigbee技术都能轻松实现设备管理、提升自动化应用的用户体验和保护用户隐私。因为Zigbee的普及、可靠、且适用广泛的应用类型，我们也不断集成和开发基于Zigbee的产品。STM32产品线STM32WB系列产品中的Zigbee 和蓝牙低功耗技术MCU无线解决方案正体现了对该技术趋势的支持。”–意法半导体无线产品线营销经理 Nathalie Vallespin
加速迈向自动化时代
全球数字化正在成为住宅和商业细分市场实现自动化的催化剂，涉及多个领域，包括医疗保健、智能家居、远程资产监控、工业资产维保和自我修复、流程优化和供应链数字化等等。
“Zigbee已经被用户广泛采用并由Alexa支持，正持续发挥着巨大价值。今天，许多传感器和设备都采用了Zigbee，对我们实现环境智能的愿景起到了关键作用。用户可以在Alexa的应用程序中为Zigbee设备创建规则和自动化，让生活和居家更安全便捷。此外，我们还创建了Alexa Hunches，将自动化提升到另一个层次——如果Alexa’感觉’到家中无人或大家都已经上床睡觉了，就会主动关灯并将恒温器调整到你喜欢的睡眠温度。”–Amazon Lab126首席软件开发工程师 Chris DeCenzo
消费者通过自动化寻求更多的便利、舒适、安全和保障。Zigbee拥有主流消费品牌生产的各种智能家居传感器和设备，遍布各零售渠道。当然，照明设备仍是主要的物联网设备之一。
“照明产品是唯一一种在家中每个房间都会用到的产品，您每天都会与之互动。借助Zigbee技术，我们能为消费者提供控制照明产品的各种方式，无论是移动应用APP、语音识别、为每天特定时间创建自动化规则，或是与低功耗传感器与开关实现联动等等。”–昕诺飞技术主管 George Yianni
Zigbee的最新功能Zigbee Direct结合了两种经过市场验证的技术，Zigbee和蓝牙低功耗，能够改善消费者体验并更方便地实现自动化。Zigbee Direct可以让用户使用智能手机、平板电脑或其他支持蓝牙的设备与Zigbee网络无缝交互。这一功能也简化了设备的配网和调试，方便在不同环境中的使用。由于疫情的推动，通过连接设备监控各种健康状况的数字医疗保健增长迅速，而Zigbee是让医疗设备达成连接的理想选择。除了Zigbee Direct功能外，Zigbee还能提供低功耗、高传输速率和高效的数据传输功能——所有这些都有助于更成功地实现医疗保健的数字化。
对于商业建筑而言，依靠办公室、仓库、酒店和其他公共场所的物联网传感数据实现自动化以后，就可以获得设施占用信息和访问控制数据，从而协助能源管理和提高舒适度。今天，已经有各种各样的商业级Zigbee传感器可用于创建更智能的建筑。
“建筑物内的用户关心安全、舒适和安保等因素。楼宇管理人员则希望通过提高对楼宇状况的掌握来提早发现潜在故障和进行预维护，以便有效灵活地使用楼宇空间和提高运营效率。所以说，建筑能源管理和自动化颇具商业意义。除了节省成本外，许多建筑还在整合本地发电、电动汽车充电等功能，以求在2050年达成零排放的目标和满足其他监管要求。基于Zigbee的传感器、控制器和自动化设备是楼宇管理解决方案的重要组成部分。”–施耐德电气战略、创新和标准总监 Mak Joshi
工业领域也将出现更多基于物联网的自动化应用。Zigbee凭借其低功耗、长电池寿命和可靠的无线远程监控功能，在这一领域处于有利地位。许多工业资产通常位于偏远地区，这给监控带来挑战，而Zigbee使得对关键资产和设备的高效远程监控成为可能。建筑物可以利用设施占用数据和环境感测数据来自动控制气流、改善建筑物卫生状况并帮助达成节能目标。Zigbee向SubGHz的扩展计划在2022年发布，通过增加可靠且经过验证的网状网络的覆盖范围，Zigbee将支持更多的工业和商业应用。Zigbee传感器还可以在供应链数字化中发挥其作用。
“为了加强监控，工厂里的连接设备数量不断增加，因此，设施正常运行时间与底层连接技术的可靠性、安全性和可扩展性息息相关。工业环境对这些连接协议有不同的性能要求。在要保证关键应用的安全，确保可靠性和响应时间的情况下，通常要求使用有线连接。而在其他情况下，为满足数字化所需的移动性、灵活性和互操作性，用户正在寻找一种无线、无电池、可靠和模块化的解决方案。Schneider Electric Harmony按钮利用Zigbee实现远程控制工业应用。比如，XB5R按钮无需电线或电池即可操作，提供前所未有的灵活性和移动性，使操作人员能够在最远25米的范围内远程控制机器。由于传送带上的单个接收器可以与分布在整个工厂车间的多达32个发射器配对，XB5R按钮在汽车、采矿和食品和饮料行业的传送机器控制方面特别有用。”- 施耐德电气战略、创新和标准总监 Mak Joshi
推动节能和可持续发展
意识到人类对环境的影响和自然资源的迅速枯竭使能源节约和可持续性成为人们特别关注的焦点。全球多个市场一直在投资智慧能源和智能城市方面的创新，比如公用事业联网、停车计时器、交通信号灯、充电基础设施和电网。Zigbee是应用于该领域的领先技术——广泛用于电表和燃气表的能源管理，为消费者提供透明的使用信息，优化能源消耗，以及实现公用电网管理。
节能也是推动电动汽车(EV)需求不断增长的一个因素，而充电是电动汽车运行的关键——无论是在家中还是在路上。这就需要在短期内建设大型充电站，搭建基础设施来支持这一增长。Zigbee Smart Energy标准增加了多种支持功能，包括安装、配网、固件更新、预付费服务、用户信息和消息传递、负载控制、和需求响应等。电动汽车中的 Smart Energy Zigbee模块通过提供可靠的冗余无线连接，从而节省了昂贵的有线连接成本。
随着充电基础设施的逐步形成，能更好管理需求的解决方案变得至关重要。负载管理和需求响应技术需要通过可靠高效的连接技术集成到充电站中，而Zigbee等技术正可以做到这一点。
“公用事业公司通过部署智能电表技术来协助管理经过安全加密的家庭局域网络中的能源，对需求进行管理，使其尽量与供应保持一致，在这方面，Zigbee Smart Energy技术有着悠久的历史。电力供应的来源已从稳定的煤炭转向成本较低的可再生的风能和太阳能，因此，间歇性的能源供应高峰往往与需求不符。与此同时，随着成本下降和全球环境问题的恶化，消费者越来越倾向使用电动汽车，电力需求也在增加。Zigbee提供的工具可帮助公用事业公司以最少的投资优化电网收入，并为消费者节省驾驶电动汽车的长期成本，因为80%的充电都是在家里完成的。”–Xylem首席系统工程师 Michael Cowan
为达成可持续发展目标，需要使用和整合风能、太阳能等可再生能源。对于住宅和商业应用，太阳能正成为经济实惠且方便的能源选择。Zigbee的低功耗和高可靠性使其成为将太阳能逆变器无线连接到云端的主要技术之一。作为太阳能监测系统，Zigbee的无线传感器可用于离网光伏装置的远程操作，以监测和改变太阳能电池板的角度。
“事实证明，当价格增量在供应高峰和需求高峰之间的差异达到4倍时，Zigbee使用时间(TOU)定价功能会改变消费者行为，将需求时间转移到太阳能/风能的供应高峰时间。这样就达成了双赢，公用事业公司解决了供过于求问题，而消费者也节省了资金。当TOU定价差异不足时，Zigbee Demand Resource功能也可帮助调节需求。Zigbee电动汽车管理功能提供了一个标准化的、不受限于特定供应商的解决方案，可提供诸如EV插入、充电状态、电池大小和EVSE健康等信息，帮助公用事业公司和消费者共同努力，实现互惠互利，获得更可靠的低成本能源。随着电动汽车和电动汽车站设备(EVSE)的发展以支持汽车到家庭(V2H)和汽车到电网(V2G)的新应用，Zigbee也将随之发展以支持这些场景。”–Xylem首席系统工程师 Michael Cowan
Zigbee Green Power使用能量捕获技术，利用热能、动能、感应和光能，为住宅和商业空间实现自动化，使无线设备几乎可以在任何地方使用——包括那些难以到达的地方——而无需连接电源或使用可能造成水土污染的电池。随着全球自动化趋势的不断发展，Green Power正被应用于各种新场景，以创造更绿色的地球。
“建筑物排放占城市总排放量的70%以上，因此，为了达成可持续性发展和实现监管目标，未来的建筑正变得更为电气化、互联化和数字化。我们也看到有越来越多的新建和数字化改造项目在建筑物和工厂中推进，尽管设备调试仍然是一项复杂且昂贵的任务。以无线方式监测建筑内部的电气和其他环境参数可以减少布线成本和用时，并降低多达20%的安装成本。此外，由于电池更换需要派遣技术人员到现场操作，因此Zigbee Green Power等支持低能耗连接的技术对于无电池场景非常有价值。Zigbee Green Power协议为超低功耗设备定义了经过压缩的、安全的、且经过高度优化的信息通信方式。这种方法不仅可以节省能源，还可以减少污染和材料使用，因为无需处理电池，也省下了电缆中要用到的铜。”–施耐德电气战略、创新和标准总监 Mak Joshi
Zigbee凭借其广泛的市场应用、成熟的技术以及已经在全球范围内部署的数亿个设备，必将在2022年及以后取得更大的成功。要了解物联网标准和Zigbee的最新消息，包括我们发布的新闻，请在LinkedIn和Twitter上关注我们，并订阅我们的新闻简报(https://csa-iot.org/contact-us/)。
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