物聯網市場的碎片化無疑給產業鏈中的相關人員：消費者、產品制造商和服務提供商帶來了一系列挑戰，從某個方面來說，也可能是機遇。對于消費者來說，超出基本設備連接范圍的可用互操作性通常很難實現。這種缺乏直觀的跨產品功能和真正以客戶為中心的全家庭應用程序體驗，打擊了消費者致力實現智慧家庭的積極性。
盡管許多產品供應商在傳統上是通過使用諸如IFTTT 類型的應用程序構建接口來為設備功能添加算法，從而追求互操作性，但現在越來越多的公司在亞馬遜、蘋果、微軟和谷歌的帶動下，通過構建兼容的“平臺”來尋求共存之路。這些方法當然有其優點，毫無疑問，這四家科技巨頭在北美大力推廣智能音箱設備，加速了相關消費設備的采用，尤其是亞馬遜和谷歌。
然而，這些科技巨頭也面臨著一些協調方面的挑戰，包括缺乏可持續的商業模式，這些商業模式可共享客戶關系以及來自智能家居設備的數據。
當更廣泛的互操作性成為一個關鍵的設計考慮因素而不僅僅是一個檢查列表項目時，以客戶為中心的智能家居應用程序將取得真正的進展。
零散的用戶體驗
消費者級的聯網家居產品種類繁多，涉及數十種設備類型和數百個品牌。雖說設備制造商的這種激烈的競爭對消費者而言是有益的，但它也會導致相當分散的市場和脫節的用戶體驗。盡管有大量的產品可以與亞馬遜、谷歌以及蘋果、微軟和三星的語音助手兼容，但對大多數用戶來說，實現全家庭智慧化的希冀仍然遙不可及。
消費者所擁有的各種選擇可以通過一個描述靈活性程度的頻譜加以說明。一方面是Clare Controls, Control4, Crestron, Nexia Home, Vera等公司的家庭物聯網系統，這些解決方案旨在為有限的設備提供良好的集成，它們的經銷商安裝模式可能會使大多數設備超出預算。
另一方面，基于靈活平臺的系統有多種選擇，例如Homeseer或編碼密集型Home Assistant和OpenHAB平臺，這些都是早期被采用的領域。
目前市場上的主流替代方案介于這兩者之間。譬如說以安全為中心的智能家居解決方案，這些解決方案通常帶有用于監視和視頻存儲的訂閱服務，例如Vivint和Ring。它們提供了一種良好的集成體驗，但通常只能提供有限的功能，并且無法添加其他品牌的設備。
另一個市場是采用一個相對開放的基于樞紐的生態系統，該系統兼容一系列品牌和設備，如Wink和三星的SmartThings。
最后，一種非常常見的方法是，將不同品牌的產品組裝成一個混合系統——帶有或不帶有它們指定的硬件集線器——然后安裝每個專門構建的應用程序，而不進行任何有意義的集成。
智能家居互操作性的重要性
到目前為止，業界關注的焦點似乎都集中在智能家居產品的兼容性上，包括通信標準(WiFi、Zigbee、Z-Wave等)以及支持此類協議組合的集線器。從這個角度來看，三星的SmartThings和Wink等生態系統供應商做得很好，它們不斷擴大支持的第三方設備的產品組合，并提供連接這些設備的方式，從而在集成智能家居時為消費者提供更多選擇。
然而，除了基本集成和設備控制之外，還有更多的互操作性。異構系統能夠跨設備使用并收集相關數據，譬如智能家居(無論是應用程序還是揚聲器)能夠獲得舒適性、自動化和安全性所需的數據。
除了上述基于集線器的解決方案，為支持的設備提供不同程度的自動化之外，消費者經常發現他們自己使用混合系統，通過IFTTT和Comcast擁有的Stringify等應用程序增強了他們的家庭自動化(前提是這些解決方案已由產品制造商集成)。這些應用程序確實能夠創建更好的程序，允許用戶編排例程并配置“流程”。它們對個人的生活方式和需求有意義，特別是在沒有其他集成選項存在的情況下。
這種方法的缺點是，它是由用戶以完全零碎的方式開發的;隨著自動化算法和組件的增加，系統變得越麻煩、冗雜，會快速地消弭消費者通過這種努力完成對集成的渴望。
語音激活的智能音箱和顯示器將會帶來怎么的便捷?
智能音箱被廣泛認為是歷史上應用速度最快的消費類電子設備。在不到四年的時間里，他們在北美的市場滲透率達到了25%。預計在未來的幾個月里，這一比例有望達到50%。盡管智能音箱的用例有限，但有強有力的數據表明，一旦使用，這些支持語音的接口將有助于進一步采用連接智能家居設備的技術。
專業分析公司Parks Associates的研究表明，相當一部分消費者開始使用智能音箱、安全攝像頭、恒溫器、照明設備和其他連接設備。毫無疑問,亞馬遜和谷歌對智能音箱的滲透，增強了設備供應商構建設備功能(主要是語音技能)的動機，并推動消費者通過“英特爾內部”加入該項工作。但要注意的是,這些程序并不涉及集成的深度和質量。就像上面提到的智能集線器一樣，可能設備的功能遠不如預期。
此外，與兩家公司的流媒體設備和智能顯示器(亞馬遜的Fire TV Scrit 和 Show)，以及谷歌和家庭之間的互操作性，正通過安全攝像頭的訪問，超越流媒體。專家們預計，支持屏幕的助手，以及具有集成語音功能的電視(如Bixby)和搭載三星設備的電視機，將越來越受歡迎。
然而，目前，所有這些產品只提供了基本界面，整個智慧家庭系統需要真正的協調，而不僅僅是簡單的控制。它們在提供“智能”家庭系統所期望的集成和更好的體驗方面存在不足。
“通用控制”應對挑戰
對于使用多個品牌設備的消費者來說，在廣泛的跨生態系統互操作性方面的差距顯然已成為絆腳石，并且正在被越來越多的多功能應用程序所解決，這些應用程序旨在幫助消費者解決每個設備品牌使用不同應用程序的挑戰。像Gideon、Muzzley、Simple Commands、Yeti和Yonomi這樣的“通用控制”應用程序的工作原理是：允許用戶將多個設備帳戶鏈接到一個應用程序，然后使用該應用程序來控制設備。在某種程度上，這就像人們用“通用遙控器”來遙控電視、錄像機、DVD播放機、高保真音響系統等設備。這些應用程序在支持的生態系統和集成深度方面大有不同，但仍然發揮出了應有的作用。
這種“通用”應用程序的主要挑戰在于，只有一些產品制造商提供公開可用的接口，因此得到了支持。即使存在這樣的問題，開發人員也很難處理基本的文檔和API方法。結構和數據格式差異很大，增加了工程的復雜性。在大多數情況下，雖然付出了很大的努力和創造性，這些應用程序還是無法為消費者提供完整的房屋視圖和足夠的跨設備數據和自動化。
關鍵問題仍然是:為什么設備互操作性如此難以實現?
智能家居互操作是一個大問題。那些將應用程序級互操作性嵌入到產品策略中的公司將會收獲相應的效益。但協調傳感器和設備在任何時間、任何地點(尤其是通過云)提供家庭自動化的能力有限，這就引出了一個問題:為什么這些公司不能更好地促進可用的互操作性?
設備應用程序編程(API)的案例
在我們確定和解釋導致這種狀態的一些關鍵因素之前，應該指出的是，連接家庭的設備在提供的控制程度以及它們提供的數據豐富性方面存在很大差異。一些設備類別，如傳感器(如運動、醫療等)，報告基本狀態或定期發送數據，以表明它們處于在線狀態。由于它們不提供復雜的功能，在大多數情況下，傳感器與第三方智能家居集線器的通信級別可兼容就足夠了。
其他設備確實需要控制功能，無論是由集線器供應商提供的專用應用程序還是其它類型專用的應用程序，都需要通過各種應用程序公開功能。此外，有一些產品，比如連接攝像頭和智能相機，它們依靠基于云的服務提供功能豐富的控制和分析應用。對于提供移動應用程序、語音或其他自動化控制的設備來說，最重要的區別是它們依賴于某種形式的API。
API的有趣之處在于，這些API是否用于通過日益流行的語音接口(Amazon的Alexa和谷歌的Assistant)來促進基本自動化，設備公司提供的開放程度和標準差別很大。粗略地說，這個行業似乎被分成了若干個個陣營：首先是專注于API可用性的公司，它們提供或兼容了API;其次，是那些限制API使用的是一組戰略合作伙伴，這些公司對互操作性采取了一種更加自由的，以客戶為中心的方法。
設備在提供的控制程度上差異很大。公司嵌入應用級互操作的產品將使產品的工作量、成本和復雜性都達到要求，并獲得優越的市場地位。
在我們的評估中，通過對該行業進行更深入的研究，研究CES 2019上的各種要點，最后得出結論:后一種方法正變得越來越普遍，為開放和集成設計產品(和支持服務)的公司越來越多。無論一個設備品牌是公開宣傳個人和公司開發應用程序來支持新用例的API，還是提供成熟的開發程序，趨勢都是明確的，這是一個非常積極的發展趨勢。
下圖提供了當前北美流行的設備品牌，以及我們對它們互操作性的粗略評估
產品與商業戰略
無論設備是否需要硬件集線器來進行本地訪問或互聯網連接，直接連接到家庭WiFi，利用另一個網絡(如蜂窩網絡、LoRa等)或通過這兩者的組合，用戶都需要一個應用程序來與產品進行交互和操作。在某些情況下，例如基本的傳感器和連接的燈泡不需要專門的應用程序，通過Zigbee或Z-Wave將它們與硬件集線器配對就足夠了。然而，在大多數情況下，供應商確實提供了一款帶有自己品牌的應用程序，該應用程序為操作設備而優化的，并展示了不同的功能和服務能力。
為iOS和Android這兩大智能手機平臺開發功能齊全、直觀、視覺上吸引人的應用程序并非易事。很明顯，這種投資以及持續的成本和維護應用程序的努力，不僅對增強產品價值至關重要，而且也是品牌推廣更多產品和服務的重要支撐平臺。因此，許多公司對客戶體驗采取了相當保護性的立場，并對第三方應用程序集成持謹慎態度。因為第三方應用程序集成可能會破壞應用程序的粘性，消除其應用程序的吸引力，或者減少原本可以為運營、客戶服務等提供盈利的機會。
一些供應商，即使可以使用Amazon Alexa、谷歌Assistant或IFTTT等主要外部接口進行集成，也不會公開構建它們的API。當設備或某些功能的持續使用是通過收取訂閱費的服務交付時，公司完全控制客戶關系是尤為重要的。
但并不是所有的消費者都喜歡被重復收取服務費用的產品，而且，如果供應商開始對預期為產品關鍵元素的功能(包括集成)收費，或者是，這些服務以前是免費提供的，那么一些用戶就會十分不滿。此外，使用其他產品或服務進行防護可能不是一種可持續的方法，因為知識淵博和有較強執行力的用戶最終會找到克服這些限制的創造性方法，并常常會在網上分享他們的成就，比如與各種Facebook用戶組、Reddit或Sourceforge共享。
安全和隱私
品牌會盡全力保護企業來之不易的形象和客戶關系。因此，許多供應商為避免安全和隱私風險而限制遠程設備訪問其應用程序，或將接口設置為非常有限的一組嚴格控制的應用程序。制造商不僅僅通過一個語音接口提供互操作性，甚至可能發布IFTTT頻道或Stringify流。
另一方面，廣泛的互操作性會帶來商業潛力，特別是通過云API進行交付，保護和管理訪問的適當機制的成本。為此，設備和生態系統的制造商需要確保第三方訪問得到適當保護，以防止惡意使用。此外，訪問服務的設計應該包含將合作伙伴活動與其他接口隔離的機制，包括供應商的本機應用程序、語音接口和其他合作伙伴。
這確保了每個合作伙伴的活動可以根據需要進行跟蹤和限制，包括在不影響其他合作伙伴或客戶的服務的情況下關閉“網路安全破壞分子”的訪問權限。第三方訪問還必須在幾個方面尋求消費者的同意，包括數據共享、安全和責任。
最后，現代用戶身份驗證方法越來越多地利用一種名為OAUTH的框架，該框架可鏈接用戶的現有帳戶，包括社交媒體、電子郵件和家庭生態系統。OAUTH支持在第三方應用程序和提供商的軟件平臺之間創建自動可撤銷的安全令牌，消除了存儲和保護用戶憑據的需要，大大提高了所有相關方的安全性。
技術能力
為了營造用戶安全的訪問環境，供應商的軟件設計需要支持可伸縮和彈性服務的遠程API。例如，公開嵌入高效發布/訂閱消息服務的接口，而不是依賴于重復密集查詢的接口，可能會產生長期影響。這類平臺有Amazon的簡單通知服務、發射器、微軟的SignalR、PubNub等。
最終，該系統會支持越來越多的合作伙伴，并允許更多的用戶通過不同的應用程序和界面進行訪問。設計這些系統，包括使其能夠支持可伸縮性和資源的有效的微服務，不是一項瑣碎的軟件工程工作，也不是一項輕率作出的業務決策，因為這涉及財務和業務問題。
多年來，隨著聯網家庭和移動設備的普及，云服務經濟發生了變化，相關技術也隨之發展，從而改變了實踐。幾年前較先進的某些解決方案現已不再具有經濟可行性。曾經使用虛擬機實現的標準多層體系結構讓位于容器技術，盡管它仍然適用于許多應用程序，但由于加速落地了無服務器計算，它的光芒越來越暗淡。
對于那些沒有能力或愿景構建精細軟件實踐的企業來說，與物聯網平臺專家合作可能是比較可行的，物聯網平臺專家將提供作為服務所需的許多功能，如設備固件、功能齊全的應用程序、API等。市場上有無數的物聯網平臺，其中大多數都以工業或M2M為核心。近年來，已經推出消費者級聯網家居品牌的公司似乎越來越多。如Ayla Networks、EVRYTHNG、Greenwave Systems、iDevices、meShare、Prodea、Tuya和Yonomi。
在選擇采用哪種技術方法之前，設備供應商應考慮其長期戰略影響。一方面，出現了轉向替代接口，如語音和人工智能的作用。另一方面，互操作性促進的商業機會可以跨越家庭空間到相鄰的行業，包括家庭安全、通信、公用事業、保險等等。
在選擇軟件堆棧、云服務提供商或物聯網平臺時，合作品牌應該考慮軟件工程復雜性、供應商鎖定風險以及為相關產品的預期生命周期消耗IT資源的運營和財務方面。
操作的靈活性
并非所有在聯網設備運營的公司都是生來平等的。在這個領域的公司受益于構建軟件操作的靈活性，這些操作利用現代云技術，并針對新業務所需的靈活性進行了優化。通過補充現有產品組合而進入互聯家庭領域的老牌品牌面臨各種各樣的限制。其中的許多人與外部應用程序開發人員和專門的物聯網平臺供應商合作。無論這些決定是基于核心競爭力、快速行動的需要，還是在不影響當前業務的情況下進行創新的愿景，對一些公司來說，它們仍然有意義。
不管是什么原因，依賴外部技術供應商的產品公司最終會發現，他們的技術和業務靈活性受到了限制，這就要求他們在尋找合作和創新機會時更加挑剔。
另一個阻礙各種聯網智能家居產品發展的現象是，設備(及其配套應用程序)的推出缺乏足夠的整合計劃、靈活的商業模式或增值服務和收入流的開發，無法抵消運營成本。在某些情況下，知名品牌和設備創新者在各自的眾籌活動中都取得了成功，但他們發現自己很難維持設備所需的所有軟件和服務組件，他們可能會在這些不斷累積的成本負擔下垮掉。
近年來，行業的成熟帶來了這一領域的范式轉變。例如，Arlo和Ring提供的視頻、高級分析和安全等服務計劃，已被塑造成聯網相機供應商的標準，為運營和業務增長創造了關鍵的收入來源。在其他情況下，從致力于智能家居自動化的Facebook用戶群的討論來看，為支持某些集成而收取象征性的訂閱費的決定(比如張伯倫的決定，盡管最初遭到了消費者的強烈反對)似乎正在獲得認可。
開發人員支持
“與之合作”的口號說明了與領先品牌的聯系，并提供了非常理想的網絡效應，有助于促進產品銷售。因此，供應商應該尋求促進互操作性機會，提供互補解決方案，無論是提供額外價值的附加產品，還是能夠以增強產品核心價值的方式分層的服務產品。為此，設備供應商應鼓勵應用程序開發人員和其他服務提供商以最簡明的方式注冊，以便他們可以快速組裝利用這些設備的解決方案。當然，這假定服務是以一種可擴展的、財務上可伸縮的方式設計的。
無論這些接口是帶有基本標準的API，還是帶有代碼示例和故障診斷信息的成熟的軟件開發工具包(SDK)，程序員都必須研究如何在不給企業帶來過多負擔的情況下維持開發人員關系。
開發人員的支持以及對服務的訪問應該受到既定期望的限制。例如，包括在線社區在內的自助服務支持將減少服務的工作人員，并且應該限制API調用的數量和頻率以及這些調用產生的流量。透明和易于遵循的程序，包括API使用的定價、合作伙伴利益和其他標準，這也是一個公司在構建合作伙伴生態系統方面具有成熟立場的標志。
結語
行業研究表明，近一半的美國家庭擁有智能家居設備，毫無疑問，聯網家居產品的加速普及，尤其是在北美，正在成為主流。
互聯智能家居技術的長期成功在于克服了當前市場的碎片化，由此產生更好的用戶體驗，為消費者提供可以依賴的服務功能。依賴于不同品牌之間互操作性的直觀、智能和自動化功能，需要超越每個設備或傳感器提供的離散功能，并體現人們對該技術的期望。整個家庭的智能和控制是實現智能家居多方面好處的關鍵，這些好處強調了集成智能家居構建智慧家庭的愿景，涵蓋了直觀的安全、舒適和效率。
為此，業界應努力采用有效的方法進行API和數據交換，并輔之以更好的標準，以便進行價值交換。無論是API調用的貨幣化，還是有價值的數據設備和傳感器的可靠消費。
將應用程序級互操作性嵌入到產品和企業戰略的關鍵承租者中的公司，不僅可以滿足合作伙伴所需的技術、成本和復雜性，而且可以獲得優越的市場地位。這不僅有助于它們通過合作關系獲得商業機會，還將增強它們抵御大型科技公司日益占主導地位的能力。
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