如何在智能家居中進(jìn)行無(wú)線調(diào)試

調(diào)試是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生命周期的前幾個(gè)步驟；它是在您使用新購(gòu)買的智能家居設(shè)備的最初幾分鐘內(nèi)完成的。第一步是拆箱設(shè)備，第二步是將它與您的家庭網(wǎng)絡(luò)配對(duì)。從消費(fèi)者的角度來(lái)看，這個(gè)配對(duì)步驟通常非常簡(jiǎn)單。

最糟糕的用戶體驗(yàn)是復(fù)雜的配對(duì)設(shè)備。沒(méi)有消費(fèi)者愿意閱讀目錄或深入研究配對(duì)智能家居產(chǎn)品的技術(shù)方面。他們想要的只是打開盒子，按下一兩個(gè)按鈕，滑動(dòng)兩三次，然后讓設(shè)備運(yùn)行起來(lái)。

但整個(gè)配對(duì)過(guò)程中實(shí)際發(fā)生的情況對(duì)設(shè)備生命周期的可靠性具有重要意義。配對(duì)涉及將無(wú)線設(shè)備配置到其環(huán)境中（用于調(diào)整功率級(jí)別和同步等參數(shù)）以及配置設(shè)備。

配置或身份驗(yàn)證是證明設(shè)備身份的過(guò)程。配置有助于保護(hù)用戶免受假冒設(shè)備的侵害——更不用說(shuō)每個(gè)網(wǎng)絡(luò)都必須有一個(gè)可靠的配置協(xié)議來(lái)保護(hù)自己免受可能試圖與網(wǎng)絡(luò)配對(duì)以訪問(wèn)敏感信息的入侵者和黑客的侵害。

因此，當(dāng)您想到調(diào)試時(shí)，您必須考慮拆箱、配置、連接和配置。這四個(gè)步驟應(yīng)該安全、無(wú)縫、快速地完成。然而，消費(fèi)者尋求一個(gè)簡(jiǎn)單直觀的過(guò)程。那么，目前有哪些技術(shù)可用于執(zhí)行無(wú)線調(diào)試，它們是如何工作的？

當(dāng)今最直觀的調(diào)試技術(shù)是近場(chǎng)通信 （NFC）。

使用 NFC 進(jìn)行配置

我的一位工程英雄總是說(shuō)“你可以只用基礎(chǔ)知識(shí)做很多事情?！?他的智慧適用于 NFC 如何使用簡(jiǎn)單的感應(yīng)機(jī)制來(lái)“掃描”設(shè)備身份。當(dāng) NFC 閱讀器靠近 NFC 標(biāo)簽時(shí)，兩個(gè)設(shè)備上的電感器形成一個(gè)互感通道，在該通道上進(jìn)行信息交換（圖 2）。

圖 2 NFC 是智能家居中最常用的無(wú)線調(diào)試技術(shù)。

NFC 標(biāo)簽的身份可以通過(guò)使用 NFC 閱讀器刷過(guò)它來(lái)確認(rèn)。對(duì)于智能家居消費(fèi)者來(lái)說(shuō)，這意味著用手機(jī)刷一下新買的燈泡來(lái)證明其身份。事情沒(méi)有比這更直觀了。人類喜歡從刷卡對(duì)象中獲得的肯定感，就像信用卡交易中常見(jiàn)的那樣。

NFC 配置雖然直觀，但也有一個(gè)缺點(diǎn)：增加了成本和占地面積。NFC電路不占用大量面積并且是相對(duì)便宜的組件。但是，NFC電路應(yīng)該在整個(gè)設(shè)備生命周期中僅使用一次，并且僅用于一項(xiàng)任務(wù)：配置設(shè)備。因此，即使成本低至 10 美分，NFC電路也證明是原始設(shè)備制造商通常不想承擔(dān)的負(fù)擔(dān)。

另一個(gè)缺點(diǎn)是 NFC 的功能有限。調(diào)試是一個(gè)多步驟操作，NFC 可以很好地處理配置；但是，這不包括配置設(shè)備并將其連接到網(wǎng)絡(luò)。NFC 標(biāo)簽是被動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以由 NFC 設(shè)備讀取和在某些情況下寫入。它們通常包含少量數(shù)據(jù)——數(shù)千字節(jié)——并且在正常使用中是只讀的。如此少量的數(shù)據(jù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)其他任何目標(biāo)。

此外，NFC 標(biāo)簽在節(jié)點(diǎn)數(shù)量較多時(shí)無(wú)法很好地?cái)U(kuò)展。在智能家居場(chǎng)景中，這可能不是什么大問(wèn)題，但在安裝人員需要同時(shí)調(diào)試數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)的智能建筑環(huán)境中，這可能是一個(gè)挑戰(zhàn)。用智能手機(jī)刷每個(gè)節(jié)點(diǎn)可能需要幾天時(shí)間。委托放置在難以到達(dá)的地方的智能家居產(chǎn)品也會(huì)產(chǎn)生很大的不同，例如連接到空調(diào)機(jī)組的維護(hù)傳感器網(wǎng)絡(luò)。用戶會(huì)很高興看到一種遠(yuǎn)程安全地調(diào)試此類節(jié)點(diǎn)的方法。

圖 3幾種無(wú)線技術(shù)為智能家居設(shè)置提供遠(yuǎn)程調(diào)試功能。

遠(yuǎn)程調(diào)試技術(shù)

那么，是否有一種遠(yuǎn)程、可擴(kuò)展且不增加額外成本的技術(shù)？雖然遠(yuǎn)程調(diào)試仍處于早期階段，但實(shí)際上有一系列技術(shù)存在并處于開發(fā)階段。這包括藍(lán)牙身份驗(yàn)證和配對(duì)、Z-wave 智能啟動(dòng)和 Zigbee Direct。三者之間的共同點(diǎn)是它們使用戶能夠在不增加成本的情況下遠(yuǎn)程調(diào)試設(shè)備，因?yàn)樗鼈兌际褂孟嗤牡讓訜o(wú)線電技術(shù)來(lái)調(diào)試他們的終端設(shè)備。

因此，智能設(shè)備制造商可以避免為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試而集成額外的無(wú)線電或電路。遠(yuǎn)程調(diào)試技術(shù)還可以對(duì)使用中的設(shè)備進(jìn)行持續(xù)認(rèn)證。由于配置是遠(yuǎn)程完成的，因此可以在設(shè)備生命周期中重復(fù)進(jìn)行，以確認(rèn)其身份并檢查其健康狀況。最后但并非最不重要的一點(diǎn)是，遠(yuǎn)程調(diào)試使可擴(kuò)展性成為可能。借助遠(yuǎn)程調(diào)試技術(shù)，未來(lái)可以輕松調(diào)試數(shù)千個(gè)節(jié)點(diǎn)。

圖 4 Zigbee Direct 是目前正在開發(fā)的一項(xiàng)功能，允許用戶使用智能手機(jī)、平板電腦和其他支持藍(lán)牙的設(shè)備與其 Zigbee 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行無(wú)縫交互。這反過(guò)來(lái)又簡(jiǎn)化了調(diào)試過(guò)程。

那么，這些技術(shù)提供了什么？讓我們探索使用最廣泛的連接機(jī)制之一：藍(lán)牙。藍(lán)牙配對(duì)的最基本形式稱為 Just Works，它提供了配對(duì)兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備的最簡(jiǎn)單路徑。但是，它沒(méi)有提供一種方法來(lái)驗(yàn)證設(shè)備成為連接的一部分并使網(wǎng)絡(luò)容易受到攻擊。

例如，當(dāng)?shù)谌齻€(gè)設(shè)備（惡意設(shè)備）冒充兩個(gè)合法設(shè)備中的一個(gè)或兩個(gè)時(shí)，就會(huì)發(fā)生中間人攻擊。在這里，惡意設(shè)備會(huì)路由其他兩個(gè)設(shè)備之間的通信，讓合法設(shè)備在它們的連接受到破壞時(shí)產(chǎn)生它們直接相互連接的錯(cuò)覺(jué)。這種設(shè)置不僅允許惡意設(shè)備攔截所有正在發(fā)送的數(shù)據(jù)，而且還允許它在通信到達(dá)預(yù)期接收者之前將虛假數(shù)據(jù)注入通信或刪除數(shù)據(jù)。

為了抵消這種威脅，可以使用數(shù)字比較配對(duì)來(lái)改進(jìn) Just Works，但它在最后增加了一個(gè)步驟，違背了簡(jiǎn)單藍(lán)牙配對(duì)的目的。市場(chǎng)需要一個(gè)自動(dòng)化且簡(jiǎn)單的遠(yuǎn)程調(diào)試流程，但不幸的是，我們還沒(méi)有。我們沒(méi)有看到可以簡(jiǎn)化調(diào)試并將其帶入零接觸體驗(yàn)的協(xié)議。然而，我們已經(jīng)接近解決這個(gè)問(wèn)題了。有了正確的愿景，今天發(fā)生的發(fā)展將使我們達(dá)到無(wú)線調(diào)試的圣杯。