去年12月，Zigbee聯盟發起了“Project Connected Home over IP（基於IP的家庭互聯項目）”（CHIP），其宏偉目標是實現即插即用型消費物聯網設備。 由亞馬遜，蘋果和谷歌領導的Project CHIP計劃於今年晚些時候發佈規格和開源代碼。現在，最初的媒體和分析師的報道已經塵埃落定，CHIP項目就值得我們仔細研究，因為大型、知名的公司只有真正相信自己能夠實現目標，才能夠圍繞這樣一個大膽的目標團結起來。
Project CHIP試圖解決什麼問題？可以解決嗎？
消費者希望小型的聯網設備能夠像USB一樣工作——他們希望能夠購買任何產品，插上電源就能正常工作。今天，我們離滿足即插即用的期望還有很長的路要走。購買像門鎖、燈泡、開關、窗簾、溫度計、磅秤或安全傳感器這樣的聯網設備是相當複雜的。你必須考慮與你的家庭設備網絡(Z-Wave, Zigbee, Insteon)、虛擬助手(Alexa, Siri，谷歌助手)和其他已經安裝的設備的兼容性。雖然其他行業的碎片整理嘗試都失敗了，但我相信Project CHIP很可能會成功，原因有三。
首先，每個參與的公司都同意改變其連接策略，這樣物聯網設備就可以對任何應用程序即插即用，包括競爭對手的應用程序。例如，設備應該能夠與Alexa、Siri或谷歌助手一起工作。通過宣佈向開放設備生態系統的戰略轉型，亞馬遜、蘋果和谷歌都表示了對這個項目的堅定承諾。
第二個事實是該組織並非從頭開始。參與的公司已經擁有成熟的設備協議，例如Alexa Smart Home，Apple HomeKit和Google Weave。CHIP項目非常適合在現有解決方案的基礎上進行增補，並可能實現向後兼容。
第三，也是最重要的是，CHIP項目基於現有標準。Project CHIP不會創建另一個設備網絡標準（我們已經有太多這樣的標準），它將成為在任何帶有IP的網絡上使用行業標準Internet協議（IP）進行設備通信的通用語言。換句話說，他們正在將Internet置於物聯網中。
為了理解為什麼這樣做是正確的，讓我們回顧一下連接的設備是如何演變成不可互操作的設備生態系統的。
小型設備有獨特的要求
如果你認為物聯網已經建立在互聯網協議的基礎上，那麼你部分是對的。主流的基於IP的網絡，如以太網、Wi-Fi和蜂窩網絡，是連接雲、服務器、PC、移動設備、集線器和許多類型的物聯網設備(如智能揚聲器、安全攝像頭、恆溫器和工業設備)的神經纖維。這些設備具有足夠的處理能力，可以使用標準的Internet協議在主流網絡上進行通信。
從歷史上看，基於IP的協議並沒有延伸到日常生活中，比如開關、燈、門鎖、溫度計、窗簾和小型傳感器。這些小的、低功率的、受限的小工具具有五個獨特特徵的各種組合，從而無法使用主流網絡和協議：
1）低成本 – 功能有限的設備價格有限
2）低功耗 – 電池可使用數年
3）體積小 – 與現實世界完美融合
4）專用無線 - 低功耗；網狀結構可擴大覆蓋範圍
5）無用戶界面設置 – 無鍵盤，無顯示器，簡單的用戶體驗
因此，有兩種不同的物聯網設備類別 - 大型和小型。大型設備總是使用IP網絡和協議，而小型“受限”設備則不得不採用截然不同的演進路徑。
設備網絡碎片
20年前，當聯網嵌入式設備首次出現時，IP網絡和應用協議對於小型受限的物聯網設備來說過於耗電、範圍有限、冗長和複雜。為了填補這一空白，“全棧”設備網絡，如Z-Wave、Zigbee、藍牙、Insteon等，通過將低功率無線電與專門的、高效的(非IP)應用協議相結合而誕生。
由於沒有一個主導的標準，設備製造商陷入了不兼容網絡的孤島，每個網絡都有自己獨特的應用協議。這種分散導致無法互操作的產品具有不一致的用戶體驗，並在混亂而效率低下的市場中銷售。從來沒有“達爾文式”的融合發生，因此我們今天仍然處在這種情況下。設備網絡和協議碎片化是阻礙物聯網行業增長的主要因素。
受限的Internet協議：已有37年曆史的解決方案，現在在“小型（small）”中可用
讓我們回過頭來，對比一下物聯網的碎片化世界和我們更熟悉的PC、手機和平板電腦世界。我們的數字生活依靠WiFi、蜂窩網絡和以太網，我們通常並不在乎我們使用的是哪一種網絡。當我們離開WiFi網絡時，我們的手機會自動切換到4G/5G，我們的應用會繼續工作，就像什麼都沒發生過一樣。我們認為這種無縫過渡是理所當然的，因為主流網絡使用的Internet協議從一開始就為互操作性而設計。
這些協議的核心是具有37年曆史的分層模型，該模型可以分層組織網絡協議（ARPAnet於1983年開始使用TCP/IP）。每一層都提取其下所有複雜事物的細節，並提供與其上一層的一致接口。堆棧頂部的應用程序大部分不瞭解底層的情況，因此無論連接方式如何（有線或無線，快速或慢速，WAN或LAN），它們都以相同的方式進行通信。工業標準的Internet協議套件及其熟悉的縮寫（IPv4，IPv6，TCP，UDP，DHCP，HTTP等）在此分層模型上得到了發展。因此，應用程序和設備可以通過任何網絡連接即插即用。
儘管受約束的IoT設備無法始終按原樣使用標準IP協議套件，但令人欣慰的是，在過去的15年中，縮小版本已經標準化，並且現已可以使用。這些新標準為已建立的Internet協議提供了有效的替代方法：
1）6LoWPAN – 緊湊，高效的IPv6尋址方式
2）UDP/DTLS – 具有類似TLS的安全性的TCP傳輸的低開銷替代方案
3）CoAP，MQTT-SN – HTPP，MQTT應用協議的低功耗替代品
6LoWPAN（IPv6低功耗無線個人局域網）是在小型設備網絡上運行Internet協議的關鍵。上面列出的其他受約束的協議是用於提高IP設備通信效率的可選方法。例如，6LoWPAN設備網絡可能會使用基於UDP的CoAP來最小化網絡流量，或者可能會以降低的效率使用基於TCP的HTTP。這一點很重要，因為現有的基於TCP / IP的應用程序可以通過最少的修改就可以在Wi-Fi和受約束的網絡上工作。
如果用於設備網絡的IP協議已經使用了多年，為什麼還沒有被普遍採用呢？主要原因是，沒有一家公司可以獨自領導所有業務。如果他們只想控制某些小型設備（例如電燈或插頭），則現有的全棧非IP網絡（例如Zigbee和Z-Wave）就可以很好地完成工作。顯然，CHIP項目中的大公司正在著眼於更大的前景 - 設備行業的碎片整理。這就需要用運行在承載IP的網絡上的基於IP的標準應用協議來替換全棧設備網絡。網絡現在已經準備就緒，Project CHIP正在創建缺少的部分 – 一種用於小型設備的行業標準IP應用協議。
受限的IP網絡
受限的IP無線網絡已經可用。不需要新硬件，因為它們使用了已經部署了多年的全棧解決方案的無線電技術。例如，Thread是基於安全IP的網狀網絡，建立在Zigbee使用的相同的行業標準802.15.4-2006無線電上。Thread可以支持任何IP應用程序層，因此非常適合Project CHIP。根據Project CHIP網站，最初的網絡目標是通過802.11ax進行的Wi-Fi，2.4 GHz上的802.15.4-2006上的Thread和未指定的“低功耗藍牙的IP實現”。芯片，模塊和軟件堆棧可隨時用於Wi-Fi和Thread，因此沒有部署障礙。
應用協議：CHIP項目的作用
諸如Alexa Smart Home，Apple HomeKit和Google Weave之類的應用協議執行相同的功能，但執行方式不同。Project CHIP旨在簡化與所有應用程序兼容的設備的構建，但是標準化工作的範圍尚不清楚。他們的網站說，它“可能包括一個生命週期事件的提議標準，比如配置/加載、刪除、錯誤恢復和軟件更新。” 標準化這些設備管理功能在實現即插即用方面有很長的路要走，但我認為可以肯定的是，它們也會處理操作協議。Alexa Smart Home、HomeKit和Weave使用不同的命令（比如，打開燈）是沒有意義的。我們不知道Project CHIP將在基本生命週期功能之外走多遠，但是我們將繼續觀察。
2022年的物聯網
我們為什麼要關心這些呢？如果CHIP項目成功了，以下是我對未來幾年內物聯網世界的樂觀看法：
1）設備製造商可以直接構建可與多個網絡和應用程序即插即用的單一SKU IoT產品。
2）消費者根據功能和質量選擇設備，而不必擔心網絡和應用程序的兼容性。
3）消費者可以在所有設備上使用Siri，Alexa，Google助手或其他兼容應用程序。
4）不再需要特殊的設備集線器和網關。
5）地產商安裝可與業主指定的應用程序配合使用的面向未來的家庭自動化。
6）物聯網設備的成本下降，因為製造商以大批量生產更少的SKU。
其結果是一個簡單、高效、去碎片化的市場，物聯網設備只需像USB外設一樣即插即用。這一願景促使主要物聯網參與者在向互聯網協議和項目芯片的過渡上下大賭注。
Project CHIP專注於消費市場，但是商業和工業物聯網應用又如何呢？許多支持Project CHIP的智能家居設備（例如照明，HVAC，門鎖，百葉窗等）應該可以立即找到商業應用。通過擴展Project CHIP基於IP的應用協議，也很容易支持其他工業設備。
總結
最初我對Project CHIP持懷疑態度。其他一些精心策劃的標準化工作試圖通過建立“一個統一所有規則的框架”來統一應用程序層，但收效甚微。這些努力中的一些失敗了，其他的進展緩慢，所有這些努力都花了很長時間才取得成果。Project CHIP與眾不同，因為它由大公司支持，它基於成熟的Internet設計原則，並且基於已經部署的協議而不是空白的白板開始。通過與CHIP項目合作，一些業內最知名的公司表示他們打算根據功能，質量，價值和服務來區分其產品，而不是建立封閉的設備生態系統。