联网照明如此复杂 该如何才能实现？
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联网照明是智能家庭的一个重要市场。然而，应用看似简单的联网照明，落实设计其实很复杂，需要可靠性、互通性和安全性，IEEE 802.15.4等无线技术与软件定义将助力这个市场实现。对此，Silicon Labs(亦称“芯科科技”)软件业务副总裁Skip Ashton先生近期接受行业媒体专访，针对联网照明及相关无线多协议技术与应用发展趋势进行详细的介绍与说明。 Silicon Labs软件业务副总裁Skip Ashton先生 联网照明市场 联网智能照明也许是智能家居市场的一个杀手级应用。据Silicon Labs介绍，其zigbee生意过去几年每年的增长率都在40%~50%，智能照明是其中很重要的部分。 在照明市场上，每家客户公司都争取在发现自己的竞争优势，例如Philips做的产品是价格相对较高的高质量的多光照功能产品，消费者可以把这种灯具放在厨房等地，可以控制灯泡与音乐协同产生不同颜色而产生聚会的感觉。而宜家是做更低成本的，可以适用于更大量的消费人群，其产品不能随着音乐调节颜色，也没有像Philips产品那样需要控制网关，但是价格非常低。 此外，在智能家居应用中，有的人喜欢智能门锁，有的人喜欢智能调温器，首先就是让这些设备联入网络，同时还要能够良好工作。 软件定义无线 物联网产品中非常有趣的事情是很多解决方案依靠的是软件。不过，大部分半导体公司认为自己的产品是芯片，但如果把芯片和软件封装在一起会变得非常强大，因为无线产品的特点之一就是软件解决方案。 联网照明的复杂性 联网照明是物联网中一个日渐活跃的应用。灯泡厂家很擅长于结合各种玻璃和发光二极管(LED)等微电子技术来制造各种灯泡，但是往往对于嵌入式网状网(Mesh)及无线连接等并不那么在行。当他们在设计无线照明开关时，没有足够多的技能来应对嵌入式软件和无线连接方面的挑战，所以半导体公司必须提供更完善的解决方案，而且它们必须是易于使用的。 这背后实现起来很复杂。因为照明和手机、电脑的的使用体验不同。作为照明用户，当你使用电灯开关时很简单，希望拨动开关灯光就发生变化，否则就认为是电灯泡坏了。在这种判断中没有其他选择，大家不会去猜想其中原因是否是因为网络连接有问题。但手机和电脑并不这样，手机和电脑如果是因为网络连接引起的中断，大家都可以接受。因此，现在使用联网照明，用户仍然希望随时都可以立即启用。所以联网照明就是在针对最简单的设备去做最复杂的工作，去实现非常高的可靠性。 而对于芯片厂商而言，就必须要提供芯片模组以及开发工具和软件，来助力实现这一切，并在出现问题时帮助分析原因和解决问题。比如，以前打开开关灯泡不亮时，就会问是灯泡坏了还是电路有问题;而现在就是要帮助客户进行全面分析，是否是网络没有把信息送到开关之上，还是遇到了安全性问题，也就是我们要帮助客户去搞清楚网络到底是否在良好地工作。 低成本需求 物联网产品必须降低成本，因为消费者需要将连接功能集成到产品中。例如LED灯泡，几年前大概要卖50美元/个，而今天已经降到50元人民币了。可见下降的速度很快。如果LED灯泡做到3美元/个，再加2美元物联网的部分，这才是较为合理的。 因为尽管人们需要连接功能，但是对其中带来的成本增加还是非常敏感的。这是物联网走向上亿级出货和实现普及面临的障碍之一，所以成本必须要降下来。这促使芯片公司去做更多的集成，把传感器、MCU、RF，甚至电源管理全部都集成在一个芯片上，以减少元器件的数量，从而使制造商降低物联网产品的总成本。 802.15.4 zigbee/Thread无线连接升温 市场上有多协议SoC，所以包括非常实用的15.4zigbee/Thread连接，也有蓝牙、Wi-Fi等连接能力。现在的关键问题是消费者更喜欢用哪种协议?如何使用它们呢? 目前看，如果一家制造商为家庭用户提供无线连接，最直接和安全的选择就是Wi-Fi。但是对于许多设备，Wi-Fi并不是合理的连接，所以还需要跟踪其他可以支持这些设备的协议。比如在联网照明领域中，Philips公司用zigbee来为其非常成功的灯泡产品提供连接，其他厂商诸如Osram等也做出了同样的选择。在机顶盒等其他领域内，也有诸如Comcast等很多领先的公司选择了zigbee到以太网、zigbee到Wi-Fi等方式。那么，这对每个人的家里意味着什么呢? 为了去连接互联网，每个家庭里都有很多盒子来作为连接汇聚点(Hub)，例如Philips的盒子、Osram的盒子，还有用于其他智能控制的盒子。这会使用户感到困扰和麻烦。 当然，在美国的家用市场中，这些设备正在提供更多样化的连接。最典型的有三类设备可提供连接：1.运营商提供的接入设备，诸如机顶盒、家用路由器;2.Wi-Fi热点类设备，它们也许是由运营商提供，也许是为了更好的覆盖而自行购买;3.语音、音视频接入和控制产品，比如Amazon的Alexa这类产品，购买的原因是为了一些服务。同时，其中有些又提供连接功能，虽然这不是消费者购买的主要原因。 首先来看不同厂商的盒子。从过去6个月(2016年12月到2017年5月)美国联邦通信委员会(FCC)对接入设备进行公告的信息，以及盒子厂商注册时的产品信息可列出表1。 从表1可见，服务提供商的机顶盒等宽带接入盒子已经具备了15.4连接功能。如Verizon最新的Fios机顶盒提供光纤到户宽带连接;领先服务提供商Comcast提供的家用接入终端，除了能够接入宽带网络以外，还带有15.4这样的连接功能;还有Dell的Edge Gateway等都有15.4技术来提供zigbee或者Thread连接。可见，许多运营商已经为机顶盒或者宽带网关提供了15.4连接功能。 表1中列是在家里用于Wi-Fi覆盖的设备，主要厂商如Linksys、TP-Link、Google和三星(Samsung)等都在其为美国市场提供的产品中，在网状网Wi-Fi功能之外加上了15.4连接能力。又如高通于2017年5月底在Computex展会上宣布做了一个参考设计，把Wi-Fi、Bluetooth再加15.4(本来就是Mesh)这三种协议结合在一起，做成了一个接入设备参考平台，提供给硬件设备生产商来采用。 最右侧是音视频控制设备，如Nest的控制器、温控器或者摄像头都在走向无线，都具有15.4无线连接而成为家里的15.4路由汇集中心。 可见，现在各厂商都在做更高的集成，因而可以取代多种设备，家里就没有这么多盒子了。虽然还不一定发现15.4连接，但是这些产品除了提供Wi-Fi以外，现在还提供zigbee连接。 |
