在目前的家庭物联网应用中，不兼容是一直都存在的问题。市面上有许多可互连的灯具、门铃、设备以及其他消费产品，它们各自的功能都是独立的，很难统一完成智能家居设置。然而，采用Zigbee联盟的最新IP互联家庭（CHIP）开放式标准很可能解决这一问题。
不过，Zigbee联盟参与其中并不是要借机推广Zigbee成为家庭自动化的核心通信标准。实际上，Zigbee的802.15.4 mesh要随后才会被支持。CHIP项目的最初版本建议使用Wi-Fi或Thread完成核心通信，并利用低功耗蓝牙（BLE）来简化设备调试和设置。该项目的目标是提供统一的应用层，使开发人员不必考虑底层硬件就可以使用，这样的话，在用户许可的情况下，应用程序可与符合CHIP标准的任何设备进行通信。
这样的许可也是CHIP项目关键目标的一部分：应用程序和设备的安全性。安全性对于家庭自动化的成功、保护用户信息以及确保家居设备运作完整性至关重要。没有人愿意重蹈婴儿监视器的覆辙。
图1是CHIP项目的总架构，显示了完整的连接选项，基本上支持现有每种类型的IP接口。更高层使用IPv6，每个设备在需要时都可以拥有唯一的IP地址，并且支持TCP和UDP协议。
图1：CHIP项目架构支持家庭联网中使用的所有主要IP通信标准。（图片来源：Zigbee联盟）
当然，所有较低层均已定义。联盟正在开发CHIP项目独有的应用层，涵盖家庭自动化物联网（IoT）的所有实现方式。
应用层包含七个部分，如图2所示。
图2：CHIP项目的应用层机制可以简化整个家庭自动化行业的互操作性。（图片来源：Zigbee）
每一层都有特定的功能。应用层定义设备的高级业务逻辑。例如，照明应用可能包括开/关灯泡及设置其颜色的功能。数据模型提供了描述设备各种功能的基元，以及与应用层交互的数据结构。交互模型则描述了在数据模型结构中读取或写入属性的一组行动。
一旦应用使用交互模型执行操作，行动成帧层就会创建一个打包的二进制消息，并将该消息格式化后进行传输。然后，行动帧将传递到安全层，在此进行加密和签名，使发送方和接收方均可对负载进行防护和认证。接下来，消息成帧和路由层通过添加指定消息属性及一些路由的必填和可选头字段来构建负载。最后，该负载进入IP成帧和传输管理层，发送到所需的传输协议。
这种结构提供了许多可促进互操作性的机制。例如，数据和互动模型提供了一种标准化方式来定义设备可以做什么，使更高级别的程序可以轻松利用其功能。这将有助于简单地创建一些应用程序，以便将来自不同制造商的设备纳入一个协同的系统中。该方法还为用户提供了基本的安全保证，减轻了消费者的担忧，增强了人们对家庭自动化市场的信任。
Zigbee联盟已向业界开放CHIP项目，方便在它完成之后“买入”。目前已经有超过145个成员公司积极参与敲定细节，分成30个不同职能的团队研究互操作性问题。此外，该联盟还将其成果公开，并以开源文件的形式放入GitHub存储库中，这样即便未正式加入的开发人员也能参与其中。这样做是通过先实施正在开发的标准，对标准进行“试用”，以确保其可行性。
CHIP有望在2020年底正式发布。如果能够成功制定互操作性规范并被开发人员广泛采用，该标准将有助于促进家庭自动化市场的发展。如果家庭自动化互联设备能够简单地做到开箱即可协同工作，消费者采用物联网的主要障碍即被清除。
（本文授权编译自EDN英文网站，原文参考链接：Alliance moves toward seamless connected home，由Jenny Liao编译）
本文为《电子技术设计》2020年12月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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