發(fā)布時間:2017/8/8 10:14:04 來源:網(wǎng)絡來源 編輯:中國家裝家居網(wǎng)
1 SDL系統(tǒng)
商業(yè)智能照明領域具有燈的數(shù)量多、分散、動態(tài)效果要求酷炫可靠等特點，對智能照明系統(tǒng)提出了很高的要求。MacBee技術聯(lián)盟率先在MacBee的燈控應用上提出SDL（Software-Defined Lighting，軟件定義照明），很好的解決了商業(yè)智能照明的這個難題。
SDL通過向上逐層抽象，給照明效果設計者提供了簡單易用的操作平臺。SDL系統(tǒng)架構(gòu)一般如下圖所示：
圖1-1 SDL系統(tǒng)架構(gòu)
照明效果設計者可以在SDL的DIY平臺自由設計燈控效果，也可直接導入圖片、動畫、視頻等，直接轉(zhuǎn)換成燈控效果。燈控效果為一些列的控制序列，存儲于SDL控制中心，并通過IP網(wǎng)絡、鏈路抽象層（Link Abstract Layer，LAL）、無線網(wǎng)關下發(fā)給智能燈。
整個系統(tǒng)的技術瓶頸在鏈路抽象層及其下的鏈路層，以及多燈同步。在照明領域，目前鏈路層技術實現(xiàn)呈現(xiàn)多樣性，ZigBee、Bluetooth、MacBee、DALI、WiFi、GPRS等多種方案并存。
建筑外墻、頂棚等大面積照明效果展示時，整體效果要達到比較柔順的視覺效果，需要10fps以上的幀率、燈之間時間同步誤差不超過50ms，這給鏈路層提出了很高的要求。要滿足這個要求，鏈路層協(xié)議需要數(shù)據(jù)傳輸時延低、傳輸可靠、節(jié)點間時間同步性好。下面我們看看智能照明領域主流技術方案的情況。
2 ZigBee
自2002年以來，ZigBee 聯(lián)盟及其成員公司一直致力于為構(gòu)建低功耗無線物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的可互操作產(chǎn)品創(chuàng)建標準、認證計劃和測試工具。迄今應用ZigBee 標準的設備數(shù)量在全球已經(jīng)超過十億。
作為一種無線通信技術，ZigBee 雖然只能在低速率、靜態(tài)、高節(jié)點密度或數(shù)據(jù)傳輸控制少的網(wǎng)絡中應用。在SDL應用中，ZigBee廣播支持差，單播路由多跳轉(zhuǎn)發(fā)后時間誤差達到秒級，這使得基于ZigBee的SDL效果不盡人意。但由于其具有低功耗、低成本、時延短、網(wǎng)絡容量大、安全可靠等特點，加上飛利浦、歐司朗的推動，已被越來越多主流廠商使用。
3 藍牙
藍牙5.0是藍牙技術聯(lián)盟(Bluetooth Special Interest Group)于2016年6月16日發(fā)布的新一代藍牙標準。相比于藍牙4.2，藍牙5.0有全面的提升，無論是通信速度、通信距離還是通信容量都有大幅度的改善。而相比于其他無線技術：無線2.4G、WiFi等來說，藍牙具有加密措施完善，傳輸過程穩(wěn)定以及兼容設備豐富等諸多優(yōu)點。但是藍牙傳輸距離短，限制了組網(wǎng)的靈活性。
在無線通信協(xié)議遍地開花的今天，藍牙5.0卻能夠普及幾乎所有數(shù)碼設備，讓各種數(shù)碼設備之間能夠無線溝通。正是憑借如此強大的功能，藍牙5.0占有了無線通訊市場的不少份額，成為眾多企業(yè)廠商的選擇。
4 WiFi
WiFi技術的優(yōu)勢在于無線電波覆蓋廣(100m)網(wǎng)絡速度較高，移動性好，廠商進入此門檻低。但WiFi協(xié)議應用在智能照明上，連接的物品數(shù)量一多，連接的穩(wěn)定性就備受考驗，而且穿透性問題也有待解決。同時，WiFi擁有較高的帶寬是以提高功耗為代價的，因此便攜WiFi裝置需要較高的電能儲備，這限制了智能照明場合的推廣。
5 DALI
DALI（Digital Addressable Lighting Interface，數(shù)字可尋址照明接口）是一種兩線雙向串行數(shù)字通信協(xié)議，是照明生產(chǎn)廠商因節(jié)能的需求，研究和開發(fā)出來的數(shù)字照明控制通信系統(tǒng)。DALI通信協(xié)議的標準化，加速了群控、智能照明節(jié)能產(chǎn)品的推廣和應用。
DALI是使用有線控制，這使得在工程實施不方便，具有一定局限性。DALI單組可尋址空間為1-64，最多可以控制16組。如果需要控制更多的燈，需要進行擴展。DALI傳輸速率是1200bps，當傳輸數(shù)據(jù)量較多時，需要消耗比較長的時間，控制實時性不是很好。
6 MacBee
MacBee是近年來異軍突起的新技術，它是為智能 家居 系統(tǒng)量身定制的協(xié)議，特別適合于智能照明領域。MacBee技術聯(lián)盟以解決短距離通信為己任，以“開放、共享、共贏”為宗旨，聯(lián)盟內(nèi)知識產(chǎn)權(quán)共享、互聯(lián)互通。SDL也是MacBee技術聯(lián)盟率先提出并實現(xiàn)的。
MacBee作為一種超低功耗微蜂窩無線物聯(lián)網(wǎng)協(xié)議，具有高可靠、低時延、高效率等特點，并通過多網(wǎng)關IP-Mesh技術簡化無線鏈路，把復雜的處理交給成熟的IP網(wǎng)絡來實現(xiàn)。
圖6-1
MacBee Lighting網(wǎng)絡拓撲
MacBee無線網(wǎng)絡基于TDMA（Time Division Multiple Access，時分復用）的無競爭傳輸方式，設備在網(wǎng)關周期性廣播的信標幀協(xié)調(diào)下，在規(guī)定時隙按需進行消息傳輸，減少因競爭導致的退避和重傳，最大化利用有限的空口資源。
MacBee無線協(xié)議把一個協(xié)議周期分為128個時隙，分為非競爭時隙和自由競爭時隙兩類。每個非競爭時隙只存在一個發(fā)送者，避免多設備同時發(fā)送導致的空口資源競爭、沖突而帶來的丟包。自由競爭周期用于緊急數(shù)據(jù)通信。
在SDL系統(tǒng)中，多燈時間同步是非常關鍵的環(huán)節(jié)。MacBee利用專有時間同步技術，能把時間失步控制在25ms以內(nèi)，大大優(yōu)于其它協(xié)議。
在MacBee為基礎的的SDL系統(tǒng)中，控制中心通過IP網(wǎng)絡把智能燈的執(zhí)行序列集發(fā)送到每個網(wǎng)關；網(wǎng)關再通過MacBee協(xié)議把不同的控制序列集發(fā)送給不同的智能燈，這中間傳輸跳數(shù)是固定的，避免了ZigBee、Thread等基于路由的多跳傳輸帶來的延時大的問題。智能燈之間通過MacBee信令精確同步時間，按照預期的時序控制智能燈的亮度、色溫、RGB值等，從而從宏觀到微觀很好的實現(xiàn)了SDL系統(tǒng)。
7 Thread
同ZigBee類似，Thread同樣基于低成本、低功耗的802.15.4芯片組開發(fā)，是新一代的IP-based無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡協(xié)議標準，可以支持低功耗連線、上百個節(jié)點控制、以及可靠的信息安全防護功能。Thread不僅可以賦予每個連網(wǎng)節(jié)點一個特定的IPv6位址，與網(wǎng)關直接建立連線，還具有自我修復功能，不會被任何一個失效的節(jié)點影響整體網(wǎng)絡功能。
特別值得注意的是，Thread無線網(wǎng)狀網(wǎng)絡架構(gòu)可達到極低的控制信號延遲，比同樣為網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲的ZigBee更加出色。同時，由于開發(fā)背景的相似，目前很多正在使用ZigBee的產(chǎn)品，只需一次簡單的軟件升級，便可支持Thread，非常易于安裝，并且可以擴展到數(shù)百臺設備;但又不同于ZigBee，Thread標準統(tǒng)一，不像ZigBee的產(chǎn)品，由于各個廠家的實現(xiàn)方式不同，導致不同產(chǎn)品間無法兼容使用，這同樣可以說是Thread相較于ZigBee優(yōu)勢。
當然，Thread也有基于路由傳輸?shù)耐ú。褪菚r延高、控制不及時，這限制了在SDL系統(tǒng)中的應用。
可以說，Thread能夠幫助設計者更容易實現(xiàn)大量燈具的即時控制，并且能為物聯(lián)網(wǎng)照明添加更多的創(chuàng)意，以加速智能 家居 時代的到來。
8 SDL案例
2016年底在銀河風云大廈舉辦的銀河之夜燈光秀，近400盞MacBee智能燈在SDL控制中心控制下，顏色、亮度不斷同步切換，通過MacBee協(xié)議實現(xiàn)準實時，給在場的無數(shù)觀眾展現(xiàn)了SDL的非凡魅力。
9 誰主浮沉
正如MacBee技術聯(lián)盟發(fā)起人曾雨先生所言，每一種協(xié)議的興起都是因為滿足了某種場景的需要。如果一種協(xié)議可以滿足物聯(lián)網(wǎng)所有需求，那么根本不會誕生其它協(xié)議。事實上，每一種協(xié)議都會有各自最為擅長的場景。
當今智能智能照明通信協(xié)議的競爭如同當年互聯(lián)網(wǎng)的各個門戶網(wǎng)站角逐較量，相信未來會是一個發(fā)展以及融合的時代，百花齊放百家爭鳴，各種協(xié)議或?qū)⒐泊?。但誰會成為主流，誰又會被取代，最終由市場決定。當然，不可否認的是，Macbee、Thread正在由ZigBee、Bluetooth、WiFi把持的市場中突圍而出，或?qū)橹悄苷彰魍ㄓ崕碇卮笞兏铩?/p>
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