通過切換到家庭中的LED照明可以實現節能是眾所周知的。眾所周知，與傳統光源（如鹵素燈和白熾燈）相比，低功率，高效率LED燈具可將功耗降低80％以上。不太了解的事實是，智能照明控制可以顯著減少電費。通過傳感器和無線網絡實現的智能控制功能包括自動調光和關閉未占用房間的燈光。

智能照明控制市場越來越多地作為家庭自動化系統的一部分進行安裝，被認為是更廣泛的物聯網（IoT）運動中的巨大機遇。然而，市場增長的關鍵是簡單靈活的配置和安裝，以及低成本和快速投資回報。

本文將考慮適用于國內應用的一些控制策略和無線網絡協議，重點關注已建立的ZigBee Light Link的新替代方案。這些包括專有協議，如Thread和CSRmesh技術。

圖1：使用Wi-Fi和ZigBee技術的典型智能家居照明系統，可改裝使用無線技術，可通過智能手機或平板電腦控制。 （來源：ChipSip）

ZigBee的好處

多年來，ZigBee Light Link一直被認為是家庭智能照明的首選協議，并已開始積累相當大的優勢安裝基地。與家庭自動化的替代網絡策略相比，ZigBee具有許多優勢。它經過驗證，得到了很好的支持，專門用于需要低延遲的低功耗傳感和控制應用。重要的是，它旨在支持網狀網絡拓撲，允許控制器和節點之間的備用路由。這對于靈活且可擴展的系統（如家用照明）至關重要，該系統需要集中式，自動化和可編程控制，以及遠程和手動“點”控制。

然而，隨著物聯網計劃取得進展，基線正在發生變化。挑戰集中在需要在物聯網內連接的設備及其電源的多樣性。一個關鍵因素是幾乎無處不在地使用智能手機和平板電腦作為控制設備，以及需要通過Wi-Fi，IPv6或藍牙進行連接。在這種情況下，ZigBee Light Link被認為不太能夠利用3G和4G等高級通信網絡。

因此，替代協議以及ZigBee 3.0的新版本正在出現。據稱，這些新一代協議中的一些可以在物聯網運動不斷增長的需求中為照明控制提供更好的匹配，無論是對于家用還是工業/商業照明應用。

強線程

家庭網絡領域強大的新競爭者是Thread，現在有超過160家公司支持，并由ARM，飛思卡爾，三星，谷歌（Nest）等巨頭領導，最近，高通公司。該協議于7月正式啟動，認證產品剛剛開始出現。

這種基于IEEE 802.15.4的無線網狀網絡協議棧支持多種基于IP的應用協議，包括6LowPAN或IPv6。 Thread的一個主要優勢是可以安全連接到低功耗網狀網絡，并為每臺設備提供直接互聯網和云端訪問。

Thread是一個自我修復的網狀網絡，可擴展到250多個設備，通過加密提供安全性;通過智能手機，平板電腦或電腦輕松連接;低功耗，包括對電池供電設備的支持。另一個優點是線程支持移動性，例如，如果物聯網網絡中的節點在房屋周圍移動或移動，則內部網轉發路徑會自動且不斷更新。

Thread不僅基于與ZigBee相同的協議，而且Thread Group還宣布與ZigBee聯盟合作，使ZigBee Cluster Library能夠在Thread網絡上運行。雖然這兩個組保持獨立，但他們都認為提供應用程序級標準化的重要性。但是，Thread旨在支持許多不同的應用程序層協議。

現在想要了解更多有關Thread功能的開發人員可以投資Silicon Labs的EM35X網狀網絡開發套件。 Digi-Key提供30天許可證，EM35X-DEV或用于ARM的IAR嵌入式工作臺EM35X-IAR的完整獨立Cortex-M3許可證版本。在Silicon Labs在線注冊該套件后，用戶可以下載并安裝Thread Networking Software Stack。 Silicon Labs網站上提供了大量在線培訓模塊。

Bluetooth Smart Mesh

顯示出一些早期的承諾，但卻對已建立的（網狀網絡）播放器產生了一些批評是CSRmesh，基于藍牙，但添加了網狀拓撲。 CSR推出，被視為Thread的競爭對手。然而，CSR最近被高通收購，這清楚地說明了有多少主要參與者支持多種明顯競爭的協議。

CSR深入參與藍牙智能網狀工作組，該工作組預計將于今年晚些時候宣布其規范，以便在2016年正式采用原型設計。盡管當前的CSRmesh協議不太可能批量采用，可能需要稍后調整一些軟件，CSR已經提供了一系列產品，包括RF收發器，接收器，子系統，天線和附件，以及評估和開發套件。生態系統也在增長，其他產品也來自許多第三方供應商。

藍牙雖然是連接智能設備（包括可穿戴設備）的理想（和流行），但一般認為它不適用于照明控制或家庭自動化。它不僅主要設計為點對點電纜而非多點網絡連接，而且還存在高開銷和高延遲，缺乏范圍和持久控制連接不良的問題。

然而，通過添加藍牙智能網狀連接，CSRmesh聲稱可以克服許多障礙，擴展藍牙范圍并實現與幾乎無限數量設備的連接。值得注意的是，它主要針對照明應用以及家庭和樓宇自動化。

據稱它易于安裝，無需配對，并且不需要集線器或訪問設備（如路由器）在本地運行。可以使用現有平板電腦或智能手機配置和控制節點。通過加密的網絡密鑰確保安全性，并且可以實施其他安全措施以防止竊聽和攻擊。

此外，CSRmesh旨在實現極低的功耗，使用短消息并準備在最低功耗的微控制器和無線網絡芯片組上運行。它為“困”節點提供支持：電池供電和能量收集供電的設備可以與主電源代理設備組合在一起，以在不喚醒傳感器的情況下中繼信息。相同的技術還可以確保在沒有中繼的情況下RF無法到達的區域中的網絡覆蓋。

該技術有望吸引那些關注以照明為中心但范圍更廣的家庭自動化解決方案的開發人員。照明控制是主要目標，因為它被廣泛認為是更廣泛的家庭自動化系統的催化劑應用。出于這個原因，無線網絡需要可擴展以覆蓋其他應用，例如加熱，空調，門鎖和窗戶傳感器，具有不同的性能和功率要求。

分析CSRmesh的潛力以及它如何與Bluetooth Smart配合使用的一個很好的起點是開發板和套件。這些套件提供了一個簡單的開發平臺和快速原型設計解決方案。例如，DK-CSR1010-10184-1A CSRmesh開發套件包含三個目標板，USB-SPI編程器，連接電纜，電池和設置指南。可以使用支持Google Android和Apple iOS的智能手機示例主機應用程序和源代碼。

圖2：CSRmesh開發套件為使用藍牙智能網格技術的照明控制提供了簡單的介紹和快速原型設計解決方案。

開發板（DB-CSR1010-10185-1A）可以單獨購買。該板基于CSR1010 IC，包含板天線，LED，按鈕和滑動開關，電源開關，SPI編程連接器，電池座和將I/O連接到外部設備的焊盤。

ZigBee繼續前進

與此同時，ZigBee正在向前發展，以應對物聯網運動以及互連各種智能設備的需求，這些智能設備可以無縫互操作。預計即將批準的最新標準ZigBee 3.0基于ZigBee PRO。它統一了ZigBee家庭自動化，ZigBee Light Link，ZigBee樓宇自動化等。通過ZigBee Home Automation 1.2和ZigBee Light Link 1.0認證的終端設備將與ZigBee 3.0向前兼容。

ZigBee 3.0和Thread之間的差異化因素在于基于IP的消息傳遞。據說線程為IP提供本機支持，而ZigBee 3.0是“完全IP兼容”的，通過路由器，網關或機頂盒連接到互聯網。線程網絡中的所有設備都具有IPv6地址，可以由本地設備直接訪問，并通過支持線程的IP路由器（稱為邊界路由器）進行外部連接。

互操作性是關鍵

總之，大多數權威人士都認為，單一網絡協議不太可能適合復雜IoT應用中所有類型智能設備的互連。目前的想法是，同時需要Wi-Fi，網狀網絡和藍牙技術。單個網絡協議不太可能發展，這將充分支持所有應用程序，同時保持效率，即使它確實如此，也將普遍采用。

系統設計人員將在未來許多年內繼續根據各個項目的約束和目標，評估各種選項和協議組合的優缺點。例如，節能照明可能需要支持能量收集節點的最低功率網狀網絡，但為了便于使用，需要通過智能手機或類似設備進行控制。

互操作性是關鍵。許多供應商現在正在為多種網絡和通信協議提供支持這一事實有望確保不同技術之間的更大兼容性，確保開發人員的選擇，而不會因標準的不確定性而對市場增長造成制約。