核心提示: 智慧照明现在还处于幼稚期,正迈向成长期.未来进入智慧照明行业以及智慧城市产业的企业会越来越多,企业在无线通信技术研发上投入的资金和人力规模也会越来越大,将会推动各类无线通信技术的进一步发展,无线通信技术也会大面积取代有线通信技术。
BLE Mesh和ZigBee的网状拓扑
网状网络拓扑的路由节点之间可以直接通信,这种路由机制使得信息的通信变得更有效率,而且一旦一个路由路径出现了问题,信息可以自动的沿着其他的路由路径进行传输,具有更加灵活的信息路由规则。
主流无线连接技术的特征
Wifi
Wi-Fi是依照IEEE 802.11.x标准制定的无线通信技术,一种可以将个人电脑、移动设备等终端以无线方式互相连接的技术,是一个高频无线电信号。
Wi-Fi是大众最熟悉的无线通信技术,已相当成熟。它具有传输速度高,距离远,无需网关、开发难度小,进入门槛低,产品成本较低的优点,但是Wi-Fi信号穿透性差,终端可连接的设备也只有32个,而且比其他的无线通信技术更耗电,安全性也非常差。
虽然WiFi有它的优势,但局限性也很大,所以并不是最适合智慧照明的无线通信技术,更适合智慧手机、平板、PC、 智慧电视、家庭影音等互联网内容的分享与发布 。
Bluetooth4.2
蓝牙也是大众颇为熟悉的一种无线技术标准,可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF无线电 波)。
蓝牙具有高抗干扰能力、高安全性、易配对等特色,但早期的蓝牙版本存在传输距离短、节点数目少、功耗高等问题。
蓝牙4.0版已具有低功耗(Low Energy;LE)的特性,并分成Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart与标准蓝牙等三种规格。4.0版的传输速度还分成正常规格的3Mbps及高速规格的24Mbps,传输距离延长到60米,并改善因高速传输而导致的高功耗问题。
此外Bluetooth Smart所开发的网状(Mesh)技术,一举让蓝牙的节点(设备)数目提升到65,000个。
2014年底, 蓝牙技术联盟(SIG)正式宣布,开始向中国推行蓝牙4.2标准。4.2版本在针对连接速度、安全、联网三个方面做出了更重要改进。
1、实现物联网:支持灵活的互联网连接选项IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart网关
2、让Bluetooth Smart更智慧:业界领先的隐私权限、节能效益和和堪称业界标准的安全性能
3、让 Bluetooth Smart 更快速:吞吐量速度提升2.5倍,封包容量提升10倍。
其中,蓝牙预计2015年下半年,采用蓝牙4.2标准的终端产品将陆续推出。
Mesh网络 和IP化的新特征打开了蓝牙的应用前景。蓝牙的应用也将从单品的智慧控制走向整体智慧家居照明、商业照明的控制,最终会将智慧照明接入物联网。
ZigBee
ZigBee是目前风头最劲、最受关注的无线通信技术,具有高保密性、强稳定性、低功耗、自组网、低成本的优势,适用于商业、工业、家居、道路照明等众多领域。
ZigBee是基于IEEE802.15.4标准的低功耗个域网协议。它的功耗为WiFi的10万份之一,ZigBee Pro的Green Power节能效果更加强大,功耗仅为ZigBee的百分之一,因此ZigBee在照明和能源管理方面具有较大的优势。
ZigBee也拥有很强的扩展性, 拥有网状网络,终端节点多达65600个,适合需要布局大量传感器的应用领域。
因为ZigBee最初的定位是应用于IOT,所以在不同的行业有不同的协议,到目前已经有ZigBee Home Automation、ZigBee Light Link、ZigBee Smart Energy等8个协议,应用层协议众多 ,不够灵活,难以一致,导致各厂商的终端产品不能互联互通。
ZigBee 3.0规范预计2015年会完成,并会将诸如ZigBee Light Link,ZigBee Home Automation,ZigBee Health Care以及其他常用的ZigBee协议统一为ZigBee 3.0的单一标准,ZigBee 3.0标准让用于家庭自动化、连接照明和节能等领域的设备具备通信和互操作性,这将简化产品开发以及厂商间的互用性。
Z-wave
Z-Wave也是一种技术成熟的无线通信技术,以智慧家居应用为目标,在住宅、照明商业控制以及状态读取上被广泛采用,是一种新兴的基于射频的、低成本、低功耗、高可靠、适于网络的短距离无线通信技术。
Z-Wave工作频带为908.42MHz(美国)~868.42MHz(欧洲),采用FSK(BFSK/GFSK)调制方式,数据传输速率为9.6 kbps,信号的有效覆盖范围在室内是30m,室外可超过100m,适合于窄带宽应用场合。
Zigbee和Z-Wave都采用网状网络,但Z-Wave相对来说更封闭、门槛较高,所以采用Z-wave技术的设计、生产厂商相对ZigBee的来说就少得多,但Z-Wave的杀手锏在于其兼容性很好,所有的z-wave产品都可实现互联互通。
因为Z-Wave所用的频段在中国是非民用的,所以Z-Wave的智慧家居更多的还是用在海外。
IP化是智慧照明无线通信技术未来发展的趋势
在互联网中,IP地址用来给电脑编号,每台联网的PC上都需要有IP地址,才能正常通信。
在物联网中,所有终端节点也需要分配一个IP地址,才能实现互联互通,物联网的发展需要海量IP地址。现在主要使用的IPv4采用32位地址,支持40亿个IP地址,目前全 球的IPv4地址已经使用殆尽,而IPv6采用128位地址,可用的单一地址数量为3.4乘以10的38次方,IPv6能够“让每一粒沙子都拥有IP地址,使用IPv6地址可以很好的解决IP地址不足的问题。
智慧照明是物联网中的一小部分,也会遵守物联网的发展趋势,其中智慧照明中采用的无线通信技术也会往IP化网络架构发展。
目前,ZigBee、Z-Wave和蓝牙虽具有低功耗和网状网络的优点,但其终端连接的照明灯具和感测节点却依然难以管理。
未来,采用IPv6协议的无线通信技术可以将智慧照明灯具直接接入网络,拥有独立IP地址的灯具不再需要智慧移动终端作为中介,相互之间可自行传输数据,不通过网络就能实现设备与设备之间的“对话”。
蓝牙4.2标准已经率先推出了这个新特性,正如前文所述,蓝牙4.2瞄准物联网,支持灵活的互联网连接选项IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart网关,ZigBee3.0新标准中也将纳入ZigBee IP。
预计未来主流的无线通信技术都会将IP化网络架构纳入标准,智慧照明将实现真正的互联互通,并最终融入包罗万象的物联网。
编辑:bober
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