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Lv1 太平洋舰队新兵
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2018-02-27 11:15 0 0 只看楼主
电梯直达 
  在家中切换LED照明可以节省能源,这是众所周知的。人们普遍认为,与传统光源(如卤素和白炽灯)相比,低功率、高效率的LED灯具可以减少80%的电力消耗。更不容易理解的是,智能照明控制可以大幅削减电费。智能控制功能,通过传感器和无线网络实现,包括自动调光,以及在无人居住的房间里关掉灯。
  智能照明控制的市场,越来越多地被安装为家庭自动化系统的一部分,被认为是在物联网(物联网)运动中一个巨大的机会。然而,市场增长的关键是容易和灵活的配置和安装,以及低成本和快速的投资回报。
  本文将考虑一些适合于国内应用的控制策略和无线网络协议,重点关注于已建立的ZigBee Light链接的新选项。其中包括私有协议,如线程和CSRmesh技术。
  一种典型的智能家居照明系统的图像,使用Wi-Fi和ZigBee技术。
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  图1:一个典型的智能家居照明系统,使用Wi-Fi和ZigBee技术,使用无线技术进行改造,通过智能手机或平板电脑控制。(来源:凯利讯半导体)

  无线个域网的好处
  多年来,ZigBee Light Link一直被认为是家中智能照明的首选协议,并已开始积累可观的安装基数。ZigBee在家庭自动化的替代网络策略上有很多优势。它是建立、证明、支持和致力于低功率传感和控制应用,要求低延迟。重要的是,它被设计成支持网状网络拓扑结构,允许控制器和节点之间的替代路由。这对于灵活和可扩展的系统来说是必不可少的,例如家庭照明,需要集中、自动和可编程控制,以及远程和手动的“点”控制。
  然而,随着物联网计划取得进展,基线正在改变。挑战的核心在于设备的多样性及其在物联网中需要连接的电源。一个关键因素是智能手机和平板电脑作为控制设备的普遍使用,需要通过Wi-Fi、IPv6或蓝牙进行连接。在这种情况下,ZigBee Light Link被认为无法利用3G和4G等先进通信网络。
  因此,替代协议以及ZigBee 3.0的新迭代正在出现。这些新一代的协议中有一些声称在物联网运动日益增长的需求中提供了更好的照明控制,无论是在国内还是在工业/商业照明应用领域。

  强大的线程
  在家庭网络领域,一个强有力的新竞争者是Thread,目前有160多家公司支持,包括ARM、Freescale、三星、谷歌(Nest)以及最近的高通(Qualcomm)。该议定书在7月正式启动,认证产品刚刚开始出现。
  这个基于IEEE 802.15.4的无线mesh网络协议栈支持基于多个ip的应用协议,包括6LowPAN或IPv6。线程的一个关键好处是可以连接到一个低功耗网格网络,每个设备都有直接的internet和云访问。
  线程是一个自修复的网状网络扩展到250+设备,通过加密提供安全;通过智能手机、平板电脑或电脑进行简单的连接;低功耗,包括对电池驱动装置的支持。另一个优点是线程支持迁移,例如,如果IoT网络中的节点正在移动或移动,内部网转发路径会自动并不断更新。
  线程不仅基于与ZigBee相同的协议,而且线程组还宣布与ZigBee联盟协作,使ZigBee集群库能够在线程网络上运行。虽然这两个小组保持独立,但他们都看到了提供应用程序级别标准化的重要性。然而,线程被设计用来支持许多不同的应用层协议。
  想要了解更多关于线程能力的开发人员现在可以从硅实验室投资EM35X网格网络开发工具包。这个30天的许可证,EM35X-DEV或完全独立的Cortex-M3许可证版本,用于ARM的IAR嵌入式工作台,EM35X-IAR,可从数字密钥中获得。在与硅实验室在线注册后,用户可以下载并安装线程网络软件栈。在硅实验室的网站上有很多在线培训模块。

  蓝牙智能网格
  虽然显示了一些早期的承诺,但是从已经建立的(网状网络)玩家那里产生了一些批评,是基于蓝牙的CSRmesh,但是添加了一个网格拓扑。由CSR引入,它被认为是线程的竞争对手。然而,最近高通(Qualcomm)收购了CSR,这清楚地说明了有多少主要玩家支持多个明显竞争的协议。
  CSR深入参与了蓝牙智能网格工作组,该工作组预计将在今年晚些时候宣布其规范,允许原型开发,并在2016年正式通过。虽然目前的CSRmesh协议不太可能被广泛采用,并且可能需要一些软件的调整,但已经有一系列产品从CSR中获得,包括射频收发器、接收器、子系统、天线和附件,以及评估和开发工具包。这个生态系统也在增长,从第三方供应商那里涌现出更多的产品。
  蓝牙技术虽然理想(也很流行)用于连接智能设备,包括可穿戴设备,但在一般情况下还没有被认为适合用于照明控制或家庭自动化。它不仅被设计成一个点对点的电缆,而不是多点网络连接,而且它还遭受高的开销和高延迟,缺少范围和糟糕的持久控制连接。
  然而,通过添加蓝牙智能网络连接,CSRmesh被宣称克服了许多这些障碍,扩展了蓝牙范围,并使连接到几乎无限量的设备。值得注意的是,它的目标是照明应用以及家庭和建筑自动化。
  据称,它易于安装,避免了对配对的需要,也不需要像路由器这样的集线器或访问设备在本地操作。节点可以配置和控制现有的平板或智能手机。通过加密的网络密钥确保安全,还可以采取其他安全措施来防止窃听和攻击。
  此外,CSRmesh设计用于非常低的功耗,使用短消息,并准备运行在最低的电力微控制器和无线网络芯片组。它为“瞌睡”节点提供了支持:电池操作和能量收集驱动的设备可以与主驱动的代理设备组合在一起,以在不唤醒传感器的情况下传递信息。同样的技术也可以确保网络覆盖在无线射频无法到达的区域。
  这项技术预计将吸引开发人员关注以照明为中心的家用自动化解决方案。照明控制是一个主要的目标,因为它被广泛认为是更广泛的家庭自动化系统的催化剂应用。由于这个原因,无线网络需要扩展来覆盖其他应用程序,如加热、空调、门锁和窗口传感器,性能和功率要求各不相同。
  分析CSRmesh的潜力以及它如何与蓝牙智能协同工作的一个很好的起点是开发板和工具包。这些工具包提供了一个简单的开发平台和快速的原型解决方案。例如,DK-CSR1010-10184-1A CSRmesh开发工具包包含三个目标板、USB-SPI编程器、连接电缆、电池和安装指南。示例主机应用程序和智能手机的源代码,支持谷歌Android和苹果iOS。
  CSR DK-CSR1010-10184-1A CSRmesh开发工具包的图像。

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  图2:CSRmesh开发工具包为使用蓝牙智能网格技术的照明控制提供了一个简单的介绍和快速原型解决方案。
  开发委员会(DB-CSR1010-10185-1A)可以自行购买。在CSR1010集成电路的基础上,该板包含了板天线、LED、按钮和滑动开关、电源开关、SPI编程连接器、电池支架以及将I/O连接到外部设备的垫板。

  无线个域网转
  与此同时,ZigBee正在积极响应物联网的移动和需求,以连接更广泛的智能设备,这些设备可以实现无缝操作。最新的标准“ZigBee 3.0”即将被批准,它是基于ZigBee PRO的。它结合了ZigBee家庭自动化,ZigBee Light Link, ZigBee建筑自动化等。通过ZigBee Home Automation 1.2和ZigBee Light Link 1.0认证的终端设备将与ZigBee 3.0兼容。
  ZigBee 3.0和线程之间的一个区别在于基于ip的消息传递。线程被认为是为IP提供本地支持,而ZigBee 3.0是“完全IP兼容”,通过路由器、网关或机顶盒连接到互联网。一个线程网络中的所有设备都有一个IPv6地址,可以通过本地设备直接访问,并通过线程能力的IP路由器(称为边界路由器)进行外部连接。

  互操作性是关键
  综上所述,大多数专家认为一个单一的网络协议不太可能适合复杂物联网应用中所有类型的智能设备的互联。目前的想法是,Wi-Fi、网状网络和蓝牙技术都需要同时进行。一个单独的网络协议不太可能发展,它将充分支持所有的应用程序,同时保持效率,即使是这样,也不会被普遍采用。
  在未来的许多年里,系统设计人员将继续根据各个项目的约束和目标,评估各种选择和协议组合的优缺点。例如,节能照明可能需要最低的电网网络支持能量采集节点,但为了便于使用,需要通过智能手机或类似设备进行控制。
  互操作性是关键。许多厂商现在都支持多种网络和通信协议,这一事实有望确保不同技术之间的兼容性更强,从而确保开发人员的选择,而不会因为标准的不确定性而阻碍市场增长。

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