本文來自微信公眾號“電子發(fā)燒友網(wǎng)”，作者/黃山明。
燈光控制一直是智能家居場景中的重點技術，不僅應用于家庭，也廣泛應用于企業(yè)、樓宇、倉庫、零售等環(huán)境。然而由于照明的普及性，如何選擇一個可顯著節(jié)約能源、改善用戶體驗、實現(xiàn)空間的全部價值的照明控制方案成為關鍵。
隨著物聯(lián)網(wǎng)與智能家居技術的發(fā)展，智能照明系統(tǒng)開始應用于越來越多的場景。相比過去的有線網(wǎng)絡，無線網(wǎng)絡將是一個更具成本效益的選擇，有線網(wǎng)絡部署成本高且終端數(shù)受限。而在無線協(xié)議中，藍牙Mesh越來越受到關注，已成為智能家居領域無線通信的重要技術路線之一。
智能照明無線技術的選擇
智能照明控制是指通過無線網(wǎng)絡實現(xiàn)對照明設備的遠程控制和管理，提高照明效率和節(jié)能效果。而目前的無線網(wǎng)絡技術有許多種，包括Wi-Fi、藍牙、ZigBee、Z-Wave等，這些技術各有優(yōu)劣。
據(jù)Guidehouse Insights數(shù)據(jù)顯示，從2022年到2029年，全球照明控制系統(tǒng)年出貨量的年復合增長率將達到14.2%。這意味著市場對于各種無線通信技術需求，也在快速增長中。
比如Wi-Fi作為一種無線局域網(wǎng)技術，使用2.4GHz或5GHz的無線頻段，傳輸速率高，可達300Mbps，傳輸距離長，可達100-300m。Wi-Fi的優(yōu)點是成本低，用戶熟悉度高，不需要額外的網(wǎng)關，可以傳輸大數(shù)據(jù)。Wi-Fi的缺點是功耗高，安全性低，網(wǎng)絡容量小，容易受到干擾和擁塞，不適合復雜的網(wǎng)絡控制。
相比之下，ZigBee具備低功耗、低成本、低速率、短距離的優(yōu)勢，使用2.4GHz無線頻段，可以提供250 kbps（2.4GHz）、40kbps（915 MHz）和20kbps（868 MHz）的數(shù)據(jù)吞吐率，滿足低速率傳輸數(shù)據(jù)的應用需求，傳輸范圍一般介于10-100m之間，在增加發(fā)射功率后，亦可增加到1-3km。網(wǎng)絡容量大，可以容納65000個設備，并支持自組網(wǎng)和網(wǎng)狀拓撲結構，與智能照明很契合。缺點是穿墻能力和衍射能力弱，成本高，開發(fā)難度大。
而Z-Wave的優(yōu)點在于功耗低、安全性高，并且不受2.4GHz頻段的干擾，適合窄帶應用場景。不過缺點是傳輸速率低，網(wǎng)絡容量小，最多支持232個設備，并且設備價格也較高。
藍牙中應用在智能照明控制上的技術主要是藍牙Mesh，該技術誕生于2014年，該技術可以實現(xiàn)設備間多對多傳輸，并特別提高構建大范圍網(wǎng)絡覆蓋的通信能力，無需中心節(jié)點和路由協(xié)議，采用洪流模式進行通信，具有高可靠性和低延遲。
藍牙技術可以實現(xiàn)一對多和多對一的控制，比如一個開關可以控制三個燈泡，一個燈泡可以被三個開關控制，這個特性也是充分利用了藍牙Mesh廣播通信的優(yōu)勢。
藍牙技術支持低功耗節(jié)點和代理節(jié)點，可以實現(xiàn)電池供電節(jié)點的低功耗運行和傳統(tǒng)BLE設備加入Mesh網(wǎng)絡的功能。
藍牙技術還支持兩重安全機制，采用網(wǎng)絡安全密鑰和應用層安全密鑰來保護網(wǎng)絡的安全，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。當然，藍牙技術也存在一些缺點，比如反應時間較慢，容易受到干擾和屏蔽等。
智能照明中藍牙的趨勢正在升高
其實從上面各技術的介紹可以看到，智能家居場景中，其實Wi-Fi、ZigBee和藍牙Mesh的區(qū)別并沒有太大，甚至在過去，許多廠商推出了多模協(xié)議芯片，比如ZigBee+藍牙等。但到如今，除了Wi-Fi仍然占據(jù)主導以外，可以看到藍牙的設備已經(jīng)越來越多。
以智能家居產(chǎn)品為例，目前出廠的智能家居無論器底層無線技術是什么，但幾乎所有智能家居解決方案在設置入網(wǎng)配置時都選擇了藍牙技術。藍牙技術聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，預計到2026年，藍牙智能家居設備出貨量將達到11億。
ABI Research預測，2021年至2026年期間，商業(yè)樓宇自動化市場預計將成為增長最快的藍牙物聯(lián)網(wǎng)應用之一，年復合增長率將達到76%，設備年出貨量將增長到近5000萬。到2026年，藍牙商業(yè)照明、開關和控制器的年出貨量預計將達到近800萬。
ZigBee與藍牙相比，天然便支持Mesh組網(wǎng)，并且ZigBee的本地化部署也給應對各種特殊情況帶來良好的穩(wěn)定性，無需網(wǎng)絡便可執(zhí)行設置的本地智能，這樣即便遇到停電、斷網(wǎng)以及部分硬件失靈，以Zigbee為基礎的產(chǎn)品也能很好的完成工作。
不過這種優(yōu)秀的性能，卻有些落后藍牙在智能照明中的發(fā)展。這并非是性能原因所致，據(jù)易來智能CEO姜兆寧透露，他們的產(chǎn)品最開始選用的是ZigBee，用來對標飛利浦Hue。
彼時飛利浦為了推行ZigBee產(chǎn)品，對外公開宣稱應用層可以互相兼容，包括Hue、osram或其他支持ZigBee協(xié)議，都可以在ZigBee網(wǎng)內互聯(lián)互通。
但到了2015年，飛利浦宣布不再兼容第三方燈泡接入，而那時許多三方企業(yè)都沒打算自己做ZigBee網(wǎng)關，就希望付出少量授權費后掛靠在Hue網(wǎng)關上，這個聲明一出，也意味著其他廠商基本無法玩下去。盡管在年底時由于反對聲音過大而撤回聲明，但對其他企業(yè)而言，信任的建立很難，但打破卻很簡單。
此外，藍牙誕生的初衷便是為了手機的通信方便，并且與Wi-Fi一起成為了手機的標配，裝機量一年幾十億計。而想要支持ZigBee則需要額外的芯片與相關驅動，推廣難度可想而知。
并且在智能照明系統(tǒng)中，藍牙除了能夠提供遠程控制外，還能進行室內導航、資產(chǎn)跟蹤等功能，這就讓過去功能單一的智能照明控制系統(tǒng)轉變?yōu)閿?shù)據(jù)驅動的智能家居服務平臺，其所帶來的增益遠不止照明。
小結
在智能照明技術發(fā)展的驅動下，無線網(wǎng)絡已成為一個更具成本效益的選擇，而在無線通信技術中。除了Wi-Fi牢牢占據(jù)主力位置，藍牙也開始超越ZigBee成為智能照明中的主流技術。一方面在于藍牙Mesh的出現(xiàn)，能夠支持更多設備的接入，更低的功耗，并且實現(xiàn)了照明組件、無線控制系統(tǒng)和智能燈具之間的全球跨廠商互操作性；另一方面，ZigBee固然也能實現(xiàn)這些功能，但由于頭部廠商的干預，導致其他企業(yè)心有顧慮。并且，隨著智能手機已經(jīng)成為人們生活的標配，相比ZigBee，能夠直接用手機連接的藍牙也更具優(yōu)勢。
