浅谈新兴连网照明技术与标准

应对市场对于智能连网照明的高度期待，芯科科技(Silicon Labs)产品营销工程师Alex Koepsel持续解决市场面临的一些迫切问题，包括了解不同的技术和标准，一些常见的应用，以及开发人员的设计挑战。透过本篇“连网照明应用：浅谈新兴技术及标准”，将有助于在投入产品设计前建立更全面的知识与了解。

连网照明市场正取得得强大的发展动力，消费者对该应用的采用已经开始逐步地扩大，而简化智能连网照明设计工作的开发工具包也日渐成熟。

今日的无线照明市场规模

根据IHS Markit研究数据显示，到2020年时，无线照明市场预计将从今日的1,700万台增加到5,200万台。其他来源，如无线传感器网络则更被看好，到2020年时，数量预测将高达2.3亿台。

市场迈向无线发展的动力及主导技术

对于家庭照明应用，生活质量和便利性是最有价值的原因; 对于商业应用，例如零售和酒店，美观是最重要的; 而对于工业应用，主要驱动因素是节约成本。有鉴于此，很容易了解并没有一个一体适用的解决方案。正确的解决方案取决于应用和最终用户的要求。例如，家庭照明将很可能优先考虑易于使用和安装，而具有数千个灯和不同预定的操作需求的多建筑制造设施可能需要更可靠，安全的系统，以及长距离连网能力。

无线技术实例

相关的实例虽取决于具体的环境和用户需求，但目前主要流行的技术，包括Zigbee和Sub-GHz专有协议，其他正日益流行的尚包括Thread和Bluetooth照明。现在，Zigbee PRO及其前身Zigbee Light Link是使用最广泛的。这些规范由Zigbee联盟掌控，有助于描述照明控制的应用消息协议，并包括开箱即用的简单操作机制，此外，对于工程人员而言可使得开发更为简易。值得注意的是，2016年发表的Zigbee 3.0规范预计将在2017年取代目前的规范，作为市场重塑品牌的一部份，该技术现在被称为Zigbee，其中以前的应用链接库成为以IoT为中心的应用层，现在称为dotdot。

蓝牙及Wi-Fi在照明上的应用

今日的蓝牙，实际上已经扩展到超越音频设计，它是一种流行的技术，因为它连接到一些最流行的装置-智能型手机上。这些更新和更人性化的设备是控制无线照明网络完美的设置，并提供一些很酷的应用程序，如使灯具发出蓝牙低功耗(Bluetooth Low Energy)信标的广告，地理定位和其他双重目的应用程序。话虽如此，由于已验证的软件和那些伴随技术的可扩展性，许多灯具延展系统中的蓝牙照明将很可能加入另一个无线技术。

而许多人喜欢Wi-Fi是因为其在世界各地广泛的使用，但Wi-Fi功耗较高，还没有用于照明设计，也就是软件开发者所谓的“应用层”的专门软件。 没有应用层或软件工具箱来构建往往会增加几个月的项目开发周期。此外，Wi-Fi硬件往往比替代的802.15.4解决方案(如Zigbee和Thread)成本略高。

如何选择无线技术

根据使用者的应用需求，很多因素都可发挥考虑功效。例如，系统可以像单个开/关灯开关一样简单，或者像用于酒店/娱乐场或制造工厂的全特征照明解决方案般复杂。一些注意事项包括网络的大小和密度(将控制多少灯或节点)，整体建筑环境，设置和安装要求，安装预算和维护要求。

开发无线照明的挑战

开发无线照明，最大的挑战是成本压力，上市时间，以及了解设计的无线部分的相关学习曲线。对于不熟悉物连网内部工作的开发人员来说，这可能很困难。在照明方面，一个平均的Zigbee灯泡有15,000行代码。而一个简单的有线开/关灯泡，可以在MCU上编程，并且可以在不到五分钟内编码。目前已经有照明专家和半导体公司提供了一些应用说明和白皮书。另外还有一些硬件和软件参考设计，还有一些是供作开放设计购买，可协助开发人员解决更困难的网络问题。

无线协议及软件的选择

为了减少未来过时的风险，需要考虑的一个问题是找到一个弹性且可支持许多协议的解决方案。在半导体市场空间的创新已经实现了这种能力，能使用单芯片解决方案简化硬件设计。至于网络软件方面，有一些公司已经解决了这个问题，并努力使开发人员能将无线照明软件(「堆栈」)使用得更好。之前提到的Zigbee是一个成熟的解决方案，少数公司开发了「黄金单位」批准的堆栈，其可透过低成本套件购买。Silicon Labs，TI和NXP是供货商的几个示例。由于Zigbee是一种网状技术，其中一些公司现在将其领导力扩展到Thread和Thread堆栈产品中，其增加了互连网协议(IP)地址。

开发团队在无线照明应用方面的最佳建议

如同大多数复杂的工程项目，了解消费者的要求是最关键的，尽可能从一开始就设计一个好的概念。之后，从那里开始，宝贵的资源可用于协助缩短开发时间和部署世界级的无线照明产品。这些资源的示例包括硬件参考设计，软件设计文件，开发插件工具，网络调试工具和培训资源，如应用笔记。总体而言，利用其他业界领导者提供的专业知识和解决方案，将带来莫大帮助。