联网照明新品竞相登场

　　联网照明市场潜力巨大。因此，诸如Amazon的Echo等许多新产品都涉及到了联网照明。从过去12个月获得zigbee认证的新设备数量来看，第一大类就是zigbee联网照明，第二大类是zigbee家庭自动化，两者加起来占总认证数量的75%。联网照明因为发展迅猛，而成为了关注的焦点。

　　如果深入其中，就会发现照明领域有许多公司(如表2)。从全球联网照明产品发展趋势来看，主要包括照明产品和控制器两部分。表2是联网照明市场上主要公司的信息，有些做商用照明，有些做家用照明(住宅照明)，或者像Philips和Osram等是两者都有。表2最下面的两家公司是做控制器的。 表2说明了这些领先联网照明厂商在zigbee/Thread联盟中扮演的角色，会员(M)在联盟中是一般身份，而董事会成员(B)则可以指导联盟的发展方向。在联盟中，大家都关注zigbee、Thread和Zwave的发展方向，后者是美国的一种Sub-GHz协议，即低于1GHz的私有协议(注：关注Zwave主要不是因为照明，而是用于家庭安防)。

　　许多照明行业的公司多年来一直涉足zigbee和Thread技术，比如Philips在联盟中非常活跃，它作为zigbee联盟的董事会成员帮助定义了zigbee的规范;Osram也一直支持zigbee，但是它作为Thread联盟的董事会成员而积极致力于基于IP的连接。来自中国厦门的力达信集团(Leedarson)也是zigbee联盟的董事会成员，该公司每年生产和销售了大量照明产品。

　　目前大家主要的关注点还是zigbee，而Thread相关的发布目前还较少，尽管有许多公司致力于Thread，但是Thread产品还没有实际发货，而zigbee已有非常大的发货量。

　　因此，zigbee和Thread作为Mesh网络，可以在家里利用路由器来连接各种设备。但照明产品是家庭内部连接的重点，因为一个家庭的各个房间里都有多个照明设备，要连接这些灯泡和设备，就需要有好的Mesh网络。

　　互通性非常重要

　　互通性在联网照明中非常重要，因为所有房间只购买一种灯泡的机会很小。所以对于联网照明，各家供应商之间一定要达成协议而建立互操作性。

　　在过去18个月中，zigbee联盟在中国的发展也很迅速，包括力达信集团在内的四家公司加入zigbee联盟的董事会，另外三家分别是华为、南京物联(WuLian)和白电制造商——美的。此外阿里巴巴也在近期成为了zigbee联盟的会员，这代表了zigbee在中国很受欢迎。

　　在中国有zigbee China Group(zigbee联盟中国成员组)，由Philips担任主席。前段时间，在全球最大的照明展之一——广州光亚照明展上，zigbee联盟中国成员组组织了包括Silicon Labs公司在内的很多联盟会员去参展，大力推动了联网照明的发展。

　　多协议共存

　　现在越来越多的设备中有Wi-Fi和zigbee，或者Wi-Fi和各种语音及视频控制处于同一设备中。所以许多设计中都同时使用了两种协议，Wi-Fi和zigbee的共存是一个非常重要的话题。

　　Silicon Labs公司就Wi-Fi和zigbee的共存做了长时间的研究和大量测试，将它们放在一个盒子/模块中时，主要有三个问题：第一，这两种协议进入同一个设备后，在有限的空间中相互紧挨着时，射频(radio)部分相互冲突;第二，Wi-Fi的发射功率高达20多甚至30多dBm，其嗓门很大可能会淹没了zigbee;第三，Wi-Fi总是以很高的速度、非常积极地去传输数据，有可能把所有时段都占了，而且Wi-Fi用了很多备用频段。当我们在自己的实验室里做测试时，Wi-Fi总是抢占了绝大多数资源。

　　在实验室里，Silicon Labs公司与Philips一起来研究带有zigbee和Wi-Fi的接入中心(hub)，Wi-Fi总是抢夺了hub中的zigbee的通信资源，Wi-Fi甚至占有了99%的通信资源，留给zigbee的资源只有1%。这样就有可能造成包的延迟，例如用户在Wi-Fi推送视频时想开灯，因为没有通信资源不能马上响应，从而影响到了用户体验。

　　解决方案是通过一个仲裁机制让它们之间进行合作，以防出现过多的数据包失效;因此它们之间在共存于一台设备之上时，实现了我在传输数据时告诉你、你也在传输数据时告诉我，然后再通过共享这些数据的机制，从而减少传输失败和重传，或是对彼此的干扰。所以Silicon Labs在Wi-Fi和15.4之间通过3条或者4条板上的连线，在设计中让它们彼此协作(图1)。

　　这种工作方式类似于手机里的connectivity(连接)芯片中，Wi-Fi和Bluetooth整合在一起的时候。Wi-Fi最重要的是保证QoS(服务质量)。这种协调机制是以软件的方式来实现的。IEEE也有一个802.15.2标准，但它只是一个指导性的标准。所以，Silicon Labs现在把自己的软件提供给联发科技(MTK)和博通等做Wi-Fi热点接入的芯片公司，避免干扰他们的芯片，同时也让双方都能更好的工作。可见只有协调起来，才能使Wi-Fi和zigbee能够共存。

　　多协议芯片的优势

　　多协议芯片的成本比3个单独的芯片加起来要便宜很多，因为在多协议芯片中不同的协议可以共用同一个Flash和Memory。因此，Silicon Labs的很多客户都是快速转向多协议芯片，因为一方面的优势是可以提升用户体验，另一方面的优势是开发便利性，因为用户可以在一个芯片上开发一次，就可以针对不同的应用去做最终的产品。

　　多协议芯片还有很多新的应用，例如同一个片上的Flash可以用来在不同时候运行不同的协议。诸如在配置一个芯片时，芯片一开始就有蓝牙的协议栈，你用自己的手机用蓝牙下载软件去配置Thread等功能，配置完之后就可以以Thread协议栈重启，所以通过使用同一个存储器而不会产生额外的成本，可以从蓝牙开始而实现了Thread的开发;如果我们要重新开发，那么只需要重新加载蓝牙协议栈;这样我们既可以实现用zigbee去控制灯泡，也可以实现信标(beacon)的功能。

　　据悉，Silicon Labs的多协议芯片有两种共享的方式，一是可切换的方式，可以根据需求去进行重启和载入;另一种是动态性转换，可以通过软件在工作时即时进行两种协议的转换。

　　当前，多协议芯片非常受欢迎，因为就用户体验而言，开发的复杂程度会大大降低。

　　软件在IoT芯片中的重要性

　　市面上有很多无线芯片与MCU(微控制器)公司，但是Silicon Labs似乎对软件更重视，原因是什么?

　　Skip Ashton称，设计这种多协议产品还是很有挑战性的，包括怎么在实际使用时用软件去切换射频，怎么用软件去调用不同的协议栈，怎么去设定安全性指标等等。实际上，正是因为Silicon Labs的IoT部门是从软件团队起家的(原来在Ember公司)，所以能够很好地应对这个挑战。但是对于传统的半导体公司，这个过程中要解决的困难还是挺多的，需要在实际运行中切换协议栈，这对于许多大型半导体公司并不是一个容易解决的问题。

　　传统半导体公司的商业模式是派五个现场应用工程师(FAE)到做接入热点设备的公司，去帮助他们解决问题，把参考方案变成现实的解决方案工作起来，就可以卖出5000万芯片的量。但是对于做物联网芯片的公司很难，因为必须卖给上百家应用公司，每家可能只能卖出100万芯片。而且从软件的角度来看，每一家的问题都各不相同。FAE可以在现场解决各种问题，但是不能把工程师派到每家客户那里。因此物联网时代，更多是要靠软件来自我优化，而不是靠更多的工程师去现场提供支持。