藍(lán)牙正成為智能照明控制應(yīng)用主流技術(shù)

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/黃山明）燈光控制一直是智能家居場(chǎng)景中的重點(diǎn)技術(shù)，不僅應(yīng)用于家庭，也廣泛應(yīng)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(gè)可顯著節(jié)約能源、改善用戶體驗(yàn)、實(shí)現(xiàn)空間的全部價(jià)值的照明控制方案成為關(guān)鍵。

隨著物聯(lián)網(wǎng)與智能家居技術(shù)的發(fā)展，智能照明系統(tǒng)開始應(yīng)用于越來越多的場(chǎng)景。相比過去的有線網(wǎng)絡(luò)，無線網(wǎng)絡(luò)將是一個(gè)更具成本效益的選擇，有線網(wǎng)絡(luò)部署成本高且終端數(shù)受限。而在無線協(xié)議中，藍(lán)牙Mesh越來越受到關(guān)注，已成為智能家居領(lǐng)域無線通信的重要技術(shù)路線之一。

智能照明無線技術(shù)的選擇

智能照明控制是指通過無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)照明設(shè)備的遠(yuǎn)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(luò)技術(shù)有許多種，包括Wi-Fi、藍(lán)牙、ZigBee、Z-Wave等，這些技術(shù)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(fù)合增長率將達(dá)到14.2%。這意味著市場(chǎng)對(duì)于各種無線通信技術(shù)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(shù)，使用2.4GHz或5GHz的無線頻段，傳輸速率高，可達(dá)300Mbps，傳輸距離長，可達(dá)100-300m。Wi-Fi的優(yōu)點(diǎn)是成本低，用戶熟悉度高，不需要額外的網(wǎng)關(guān)，可以傳輸大數(shù)據(jù)。Wi-Fi的缺點(diǎn)是功耗高，安全性低，網(wǎng)絡(luò)容量小，容易受到干擾和擁塞，不適合復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)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(shì)，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(yīng)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(luò)容量大，可以容納65000個(gè)設(shè)備，并支持自組網(wǎng)和網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，與智能照明很契合。缺點(diǎn)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(diǎn)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(yīng)用場(chǎng)景。不過缺點(diǎn)是傳輸速率低，網(wǎng)絡(luò)容量小，最多支持232個(gè)設(shè)備，并且設(shè)備價(jià)格也較高。

藍(lán)牙中應(yīng)用在智能照明控制上的技術(shù)主要是藍(lán)牙Mesh，該技術(shù)誕生于2014年，該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備間多對(duì)多傳輸，并特別提高構(gòu)建大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋的通信能力，無需中心節(jié)點(diǎn)和路由協(xié)議，采用洪流模式進(jìn)行通信，具有高可靠性和低延遲。

藍(lán)牙技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一對(duì)多和多對(duì)一的控制，比如一個(gè)開關(guān)可以控制三個(gè)燈泡，一個(gè)燈泡可以被三個(gè)開關(guān)控制，這個(gè)特性也是充分利用了藍(lán)牙Mesh廣播通信的優(yōu)勢(shì)。

藍(lán)牙技術(shù)支持低功耗節(jié)點(diǎn)和代理節(jié)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)電池供電節(jié)點(diǎn)的低功耗運(yùn)行和傳統(tǒng)BLE設(shè)備加入Mesh網(wǎng)絡(luò)的功能。

藍(lán)牙技術(shù)還支持兩重安全機(jī)制，采用網(wǎng)絡(luò)安全密鑰和應(yīng)用層安全密鑰來保護(hù)網(wǎng)絡(luò)的安全，防止數(shù)據(jù)被竊取或篡改。當(dāng)然，藍(lán)牙技術(shù)也存在一些缺點(diǎn)，比如反應(yīng)時(shí)間較慢，容易受到干擾和屏蔽等。

智能照明中藍(lán)牙的趨勢(shì)正在升高

其實(shí)從上面各技術(shù)的介紹可以看到，智能家居場(chǎng)景中，其實(shí)Wi-Fi、ZigBee和藍(lán)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(lán)牙等。但到如今，除了Wi-Fi仍然占據(jù)主導(dǎo)以外，可以看到藍(lán)牙的設(shè)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(shù)是什么，但幾乎所有智能家居解決方案在設(shè)置入網(wǎng)配置時(shí)都選擇了藍(lán)牙技術(shù)。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2026年，藍(lán)牙智能家居設(shè)備出貨量將達(dá)到11億。

ABI Research預(yù)測(cè)，2021年至2026年期間，商業(yè)樓宇自動(dòng)化市場(chǎng)預(yù)計(jì)將成為增長最快的藍(lán)牙物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用之一，年復(fù)合增長率將達(dá)到76%，設(shè)備年出貨量將增長到近5000萬。到2026年，藍(lán)牙商業(yè)照明、開關(guān)和控制器的年出貨量預(yù)計(jì)將達(dá)到近800萬。

ZigBee與藍(lán)牙相比，天然便支持Mesh組網(wǎng)，并且ZigBee的本地化部署也給應(yīng)對(duì)各種特殊情況帶來良好的穩(wěn)定性，無需網(wǎng)絡(luò)便可執(zhí)行設(shè)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(chǔ)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(lán)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(duì)標(biāo)飛利浦Hue。

彼時(shí)飛利浦為了推行ZigBee產(chǎn)品，對(duì)外公開宣稱應(yīng)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(nèi)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(shí)許多三方企業(yè)都沒打算自己做ZigBee網(wǎng)關(guān)，就希望付出少量授權(quán)費(fèi)后掛靠在Hue網(wǎng)關(guān)上，這個(gè)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(shí)由于反對(duì)聲音過大而撤回聲明，但對(duì)其他企業(yè)而言，信任的建立很難，但打破卻很簡單。

此外，藍(lán)牙誕生的初衷便是為了手機(jī)的通信方便，并且與Wi-Fi一起成為了手機(jī)的標(biāo)配，裝機(jī)量一年幾十億計(jì)。而想要支持ZigBee則需要額外的芯片與相關(guān)驅(qū)動(dòng)，推廣難度可想而知。

并且在智能照明系統(tǒng)中，藍(lán)牙除了能夠提供遠(yuǎn)程控制外，還能進(jìn)行室內(nèi)導(dǎo)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(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能家居服務(wù)平臺(tái)，其所帶來的增益遠(yuǎn)不止照明。

小結(jié)

在智能照明技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下，無線網(wǎng)絡(luò)已成為一個(gè)更具成本效益的選擇，而在無線通信技術(shù)中。除了Wi-Fi牢牢占據(jù)主力位置，藍(lán)牙也開始超越ZigBee成為智能照明中的主流技術(shù)。一方面在于藍(lán)牙Mesh的出現(xiàn)，能夠支持更多設(shè)備的接入，更低的功耗，并且實(shí)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(shí)現(xiàn)這些功能，但由于頭部廠商的干預(yù)，導(dǎo)致其他企業(yè)心有顧慮。并且，隨著智能手機(jī)已經(jīng)成為人們生活的標(biāo)配，相比ZigBee，能夠直接用手機(jī)連接的藍(lán)牙也更具優(yōu)勢(shì)。