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如何在智能家居中進行無線調試
如何在智能家居中進行無線調試
調試是物聯網設備生命周期的前幾個步驟；它是在您使用新購買的智能家居設備的最初幾分鐘內完成的。第一步是拆箱設備，第二步是將它與您的家庭網絡配對。從消費者的角度來看，這個配對步驟通常非常簡單。
最糟糕的用戶體驗是復雜的配對設備。沒有消費者愿意閱讀目錄或深入研究配對智能家居產品的技術方面。他們想要的只是打開盒子，按下一兩個按鈕，滑動兩三次，然后讓設備運行起來。
圖 1智能家居消費者期望簡單的調試過程。
但整個配對過程中實際發生的情況對設備生命周期的可靠性具有重要意義。配對涉及將無線設備配置到其環境中（用于調整功率級別和同步等參數）以及配置設備。
配置或身份驗證是證明設備身份的過程。配置有助于保護用戶免受假冒設備的侵害——更不用說每個網絡都必須有一個可靠的配置協議來保護自己免受可能試圖與網絡配對以訪問敏感信息的入侵者和黑客的侵害。
因此，當您想到調試時，您必須考慮拆箱、配置、連接和配置。這四個步驟應該安全、無縫、快速地完成。然而，消費者尋求一個簡單直觀的過程。那么，目前有哪些技術可用于執行無線調試，它們是如何工作的？
當今最直觀的調試技術是近場通信 (NFC)。
使用 NFC 進行配置
我的一位工程英雄總是說“你可以只用基礎知識做很多事情。” 他的智慧適用于 NFC 如何使用簡單的感應機制來“掃描”設備身份。當 NFC 閱讀器靠近 NFC 標簽時，兩個設備上的電感器形成一個互感通道，在該通道上進行信息交換（圖 2）。
圖 2 NFC 是智能家居中最常用的無線調試技術。
NFC 標簽的身份可以通過使用 NFC 閱讀器刷過它來確認。對于智能家居消費者來說，這意味著用手機刷一下新買的燈泡來證明其身份。事情沒有比這更直觀了。人類喜歡從刷卡對象中獲得的肯定感，就像信用卡交易中常見的那樣。
NFC 配置雖然直觀，但也有一個缺點：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便宜的組件。但是，NFC電路應該在整個設備生命周期中僅使用一次，并且僅用于一項任務：配置設備。因此，即使成本低至 10 美分，NFC電路也證明是原始設備制造商通常不想承擔的負擔。
另一個缺點是 NFC 的功能有限。調試是一個多步驟操作，NFC 可以很好地處理配置；但是，這不包括配置設備并將其連接到網絡。NFC 標簽是被動數據存儲，可以由 NFC 設備讀取和在某些情況下寫入。它們通常包含少量數據——數千字節——并且在正常使用中是只讀的。如此少量的數據無法實現其他任何目標。
此外，NFC 標簽在節點數量較多時無法很好地擴展。在智能家居場景中，這可能不是什么大問題，但在安裝人員需要同時調試數千個節點的智能建筑環境中，這可能是一個挑戰。用智能手機刷每個節點可能需要幾天時間。委托放置在難以到達的地方的智能家居產品也會產生很大的不同，例如連接到空調機組的維護傳感器網絡。用戶會很高興看到一種遠程安全地調試此類節點的方法。
圖 3幾種無線技術為智能家居設置提供遠程調試功能。
遠程調試技術
那么，是否有一種遠程、可擴展且不增加額外成本的技術？雖然遠程調試仍處于早期階段，但實際上有一系列技術存在并處于開發階段。這包括藍牙身份驗證和配對、Z-wave 智能啟動和 Zigbee Direct。三者之間的共同點是它們使用戶能夠在不增加成本的情況下遠程調試設備，因為它們都使用相同的底層無線電技術來調試他們的終端設備。
因此，智能設備制造商可以避免為了實現遠程調試而集成額外的無線電或電路。遠程調試技術還可以對使用中的設備進行持續認證。由于配置是遠程完成的，因此可以在設備生命周期中重復進行，以確認其身份并檢查其健康狀況。最后但并非最不重要的一點是，遠程調試使可擴展性成為可能。借助遠程調試技術，未來可以輕松調試數千個節點。
圖 4 Zigbee Direct 是目前正在開發的一項功能，允許用戶使用智能手機、平板電腦和其他支持藍牙的設備與其 Zigbee 網絡進行無縫交互。這反過來又簡化了調試過程。
那么，這些技術提供了什么？讓我們探索使用最廣泛的連接機制之一：藍牙。藍牙配對的最基本形式稱為 Just Works，它提供了配對兩個藍牙設備的最簡單路徑。但是，它沒有提供一種方法來驗證設備成為連接的一部分并使網絡容易受到攻擊。
例如，當第三個設備（惡意設備）冒充兩個合法設備中的一個或兩個時，就會發生中間人攻擊。在這里，惡意設備會路由其他兩個設備之間的通信，讓合法設備在它們的連接受到破壞時產生它們直接相互連接的錯覺。這種設置不僅允許惡意設備攔截所有正在發送的數據，而且還允許它在通信到達預期接收者之前將虛假數據注入通信或刪除數據。
為了抵消這種威脅，可以使用數字比較配對來改進 Just Works，但它在最后增加了一個步驟，違背了簡單藍牙配對的目的。市場需要一個自動化且簡單的遠程調試流程，但不幸的是，我們還沒有。我們沒有看到可以簡化調試并將其帶入零接觸體驗的協議。然而，我們已經接近解決這個問題了。有了正確的愿景，今天發生的發展將使我們達到無線調試的圣杯。