互聯(lián)互通是智慧照明、智慧家庭和智慧城市追求的目標, 不僅要實現(xiàn)人與設備之間的互聯(lián)，也要實現(xiàn)照明設備與照明設備之間，照明設備與其他設備之間的互聯(lián)，而通信技術，正是未來萬物互聯(lián)的橋梁。
面對種類繁多的通信技術，從傳統(tǒng)照明進入智慧照明的企業(yè)該如何選擇?
無線通信技術取代有線通信技術成為應用主流
目前智慧照明領域主流的通信技術包括KNX、DALI、C-bus、電力載波等有線通信技術，Wifi、ZigBee、Bluetooth、Z-wave、Thread等無線通信技術。
有線通信技術比無線通信技術更可靠和安全，但是布線繁瑣、施工困難，一小部分模塊損壞可能影響系統(tǒng)的整體運轉(zhuǎn)，擴展移動性也比較差。
無線通信技術具有全自動組網(wǎng)、連接方便、隨身控制，操作方便，拓展性強等諸多優(yōu)點，但是目前無線通信技術成熟度還較低，存在穩(wěn)定性差、抗干擾能力弱，組網(wǎng)復雜，技術難度大等缺點。
在應用面積和樓層跨度大的大型商業(yè)建筑照明、公共建筑照明、景觀照明以及裝飾照明中，穩(wěn)定性好、安全性好、抗干擾性強的KNX、DALI、C-bus等有線通信技術依然是首選，而在家居照明中，WiFi、ZigBee、Bluetooth、Z-wave、Thread等無線通信技術早已成為主角。
智慧照明現(xiàn)在還處于幼稚期，正邁向成長期.未來進入智慧照明行業(yè)以及智慧城市產(chǎn)業(yè)的企業(yè)會越來越多，企業(yè)在無線通信技術研發(fā)上投入的資金和人力規(guī)模也會越來越大，將會推動各類無線通信技術的進一步發(fā)展，無線通信技術也會大面積取代有線通信技術。
多種無線通信技術和標準長期并存
在智慧照明發(fā)展的初級階段，市場上出現(xiàn)了Zigbee、Bluetooth、Wifi、Z-wave、Insteon、EnOcean等諸多無線技術。
[NT:PAGE]分析師認為，未來，因為智慧照明節(jié)能率比普通照明更高、成本不斷降低、在消費者中的認知度也不斷提升，其產(chǎn)品市場規(guī)模將逐年增長。 ZigBee、Bluetooth、Wifi、Z-wave等目前主流的無線通信技術因為前期的積累，將迅速發(fā)展。其中，ZigBee於2019年將占有61%的市場占有率。
ZigBee 擁有強大的組網(wǎng)能力，到現(xiàn)在為止已經(jīng)推廣十多年，又有諸如飛利浦、歐司朗、GE、CREE等國際大廠的支持和推動，具有先發(fā)優(yōu)勢，所以ZigBee不但擁有最大的市場份額，而且會穩(wěn)步提升。
這兩年來，藍牙的性能在不斷升級，無需網(wǎng)關，又擁有低功耗、網(wǎng)狀網(wǎng)絡特征的藍牙將成為ZigBee最強勁的對手，使用藍牙的智慧照明產(chǎn)品數(shù)量也在不斷增多，明年或迎來爆發(fā)性增長，有望成為僅次于ZigBee的第二大無線通信技術。
WiFi 在智慧照明發(fā)展初期，因為普及率較高，又具有無需網(wǎng)關的優(yōu)點，市占率會有小幅增長，但其功耗高、節(jié)點少，較適用單品和少數(shù)燈具，并不適用於大范圍的智慧照明產(chǎn)品，后期增長乏力。
Z-wave 在智慧照明上的應用主要集中在家居照明，應用范圍比ZigBee和藍牙都要窄，所以增速相對來說也較慢。
在智慧照明中，整個系統(tǒng)的特點是終端連接的燈具數(shù)量較多，但設備間產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量很小，小數(shù)據(jù)日積月累慢慢聚集，所以智慧照明對無線通信技術最基本的需求就是低成本、低傳輸速率、低功耗。
資料來源：廠商技術，中國LED網(wǎng) 整理 (2015/11)
上述的幾種技術都是目前主流的無線通信技術，每種技術都各有眾多擁躉者，關于哪種無線通信技術會在未來占主導地位的爭論由來已久，但其實每種無線通信技術都有不同的標準和協(xié)定，各有其優(yōu)缺點。
由于終端應用領域非常的多樣化，對無線通信技術的要求各不相同，所以未來每種技術都會憑借自己的優(yōu)勢在不同的應用領域占有一席之地。
主流無線通信技術的網(wǎng)絡拓撲形式分析
各種通信技術采用了不同的網(wǎng)絡拓撲形式，而網(wǎng)絡拓撲結構對于網(wǎng)絡管理、節(jié)點間的數(shù)據(jù)傳輸、網(wǎng)絡安全起著決定性的作用。
? Wifi的星型拓撲形式
星型拓撲是最為普遍的一種組網(wǎng)形式，缺點是終端節(jié)點少，而且節(jié)點之間的數(shù)據(jù)路由只有唯一的一個路徑。
[NT:PAGE]? Z-wave的樹形拓撲形式
樹形拓撲形式的的每一個節(jié)點都只能和他的父節(jié)點和子節(jié)點之間通信。如果需要從一個節(jié)點向另一個節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)，那么信息將沿著樹的路徑向上傳遞到最近的祖先節(jié)點然后再向下傳遞到目標節(jié)點。這種拓撲方式的缺點就是信息只有唯一的路由通道。
? BLE Mesh和ZigBee的網(wǎng)狀拓撲
網(wǎng)狀網(wǎng)絡拓撲的路由節(jié)點之間可以直接通信，這種路由機制使得信息的通信變得更有效率，而且一旦一個路由路徑出現(xiàn)了問題，信息可以自動的沿著其他的路由路徑進行傳輸，具有更加靈活的信息路由規(guī)則。
主流無線連接技術的特征
? Wifi
Wi-Fi是依照IEEE 802.11.x標準制定的無線通信技術,一種可以將個人電腦、移動設備等終端以無線方式互相連接的技術，是一個高頻無線電信號。
Wi-Fi是大眾最熟悉的無線通信技術，已相當成熟。它具有傳輸速度高，距離遠，無需網(wǎng)關、開發(fā)難度小，進入門檻低，產(chǎn)品成本較低的優(yōu)點,但是Wi-Fi信號穿透性差,終端可連接的設備也只有32個,而且比其他的無線通信技術更耗電,安全性也非常差。
雖然WiFi有它的優(yōu)勢，但局限性也很大，所以并不是最適合智慧照明的無線通信技術，更適合智慧手機、平板、PC、 智慧電視、家庭影音等互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容的分享與發(fā)布 。
? Bluetooth4.2
藍牙也是大眾頗為熟悉的一種無線技術標準，可實現(xiàn)固定設備、移動設備和樓宇個人域網(wǎng)之間的短距離數(shù)據(jù)交換(使用2.4—2.485GHz的ISM波段的UHF無線電 波)。
藍牙具有高抗干擾能力、高安全性、易配對等特色，但早期的藍牙版本存在傳輸距離短、節(jié)點數(shù)目少、功耗高等問題。
藍牙4.0版已具有低功耗(Low Energy;LE)的特性，并分成Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart與標準藍牙等三種規(guī)格。4.0版的傳輸速度還分成正常規(guī)格的3Mbps及高速規(guī)格的24Mbps，傳輸距離延長到60米，并改善因高速傳輸而導致的高功耗問題。
此外Bluetooth Smart所開發(fā)的網(wǎng)狀(Mesh)技術，一舉讓藍牙的節(jié)點(設備)數(shù)目提升到65,000個。
2014年底, 藍牙技術聯(lián)盟(SIG)正式宣布，開始向中國推行藍牙4.2標準。4.2版本在針對連接速度、安全、聯(lián)網(wǎng)三個方面做出了更重要改進。
1.實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)：支持靈活的互聯(lián)網(wǎng)連接選項IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart網(wǎng)關
2.讓Bluetooth Smart更智慧：業(yè)界領先的隱私權限、節(jié)能效益和和堪稱業(yè)界標準的安全性能
3.讓 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，藍牙預計2015年下半年，采用藍牙4.2標準的終端產(chǎn)品將陸續(xù)推出。
Mesh網(wǎng)絡 和IP化的新特征打開了藍牙的應用前景。藍牙的應用也將從單品的智慧控制走向整體智慧家居照明、商業(yè)照明的控制，最終會將智慧照明接入物聯(lián)網(wǎng)。
? ZigBee
ZigBee是目前風頭最勁、最受關注的無線通信技術，具有高保密性、強穩(wěn)定性、低功耗、自組網(wǎng)、低成本的優(yōu)勢，適用于商業(yè)、工業(yè)、家居、道路照明等眾多領域。
ZigBee是基于IEEE802.15.4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。它的功耗為WiFi的10萬份之一，ZigBee Pro的Green Power節(jié)能效果更加強大，功耗僅為ZigBee的百分之一，因此ZigBee在照明和能源管理方面具有較大的優(yōu)勢。
ZigBee也擁有很強的擴展性， 擁有網(wǎng)狀網(wǎng)絡，終端節(jié)點多達65600個，適合需要布局大量傳感器的應用領域。
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因為ZigBee最初的定位是應用于IOT，所以在不同的行業(yè)有不同的協(xié)議，到目前已經(jīng)有ZigBee Home Automation、ZigBee
Light Link、ZigBee Smart Energy等8個協(xié)議，應用層協(xié)議眾多 ，不夠靈活，難以一致，導致各廠商的終端產(chǎn)品不能互聯(lián)互通。
ZigBee 3.0規(guī)范預計2015年會完成，并會將諸如ZigBee Light Link，ZigBee Home Automation，ZigBee Health Care以及其他常用的ZigBee協(xié)議統(tǒng)一為ZigBee 3.0的單一標準，ZigBee 3.0標準讓用于家庭自動化、連接照明和節(jié)能等領域的設備具備通信和互操作性，這將簡化產(chǎn)品開發(fā)以及廠商間的互用性。
? Z-wave
Z-Wave也是一種技術成熟的無線通信技術，以智慧家居應用為目標，在住宅、照明商業(yè)控制以及狀態(tài)讀取上被廣泛采用，是一種新興的基于射頻的、低成本、低功耗、高可靠、適于網(wǎng)絡的短距離無線通信技術。
Z-Wave工作頻帶為908.42MHz(美國)~868.42MHz(歐洲)，采用FSK(BFSK/GFSK)調(diào)制方式，數(shù)據(jù)傳輸速率為9.6 kbps，信號的有效覆蓋范圍在室內(nèi)是30m，室外可超過100m，適合于窄帶寬應用場合。
Zigbee和Z-Wave都采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡，但Z-Wave相對來說更封閉、門檻較高，所以采用Z-wave技術的設計、生產(chǎn)廠商相對ZigBee的來說就少得多，但Z-Wave的殺手锏在于其兼容性很好，所有的z-wave產(chǎn)品都可實現(xiàn)互聯(lián)互通。
因為Z-Wave所用的頻段在中國是非民用的，所以Z-Wave的智慧家居更多的還是用在海外。
IP化是智慧照明無線通信技術未來發(fā)展的趨勢
在互聯(lián)網(wǎng)中，IP地址用來給電腦編號，每臺聯(lián)網(wǎng)的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。
在物聯(lián)網(wǎng)中，所有終端節(jié)點也需要分配一個IP地址，才能實現(xiàn)互聯(lián)互通，物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展需要海量IP地址?，F(xiàn)在主要使用的IPv4采用32位地址，支持40億個IP地址，目前全 球的IPv4地址已經(jīng)使用殆盡，而IPv6采用128位地址，可用的單一地址數(shù)量為3.4乘以10的38次方，IPv6能夠“讓每一粒沙子都擁有IP地址，使用IPv6地址可以很好的解決IP地址不足的問題。
智慧照明是物聯(lián)網(wǎng)中的一小部分，也會遵守物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展趨勢，其中智慧照明中采用的無線通信技術也會往IP化網(wǎng)絡架構發(fā)展。
目前,ZigBee、Z-Wave和藍牙雖具有低功耗和網(wǎng)狀網(wǎng)絡的優(yōu)點，但其終端連接的照明燈具和感測節(jié)點卻依然難以管理。
未來,采用IPv6協(xié)議的無線通信技術可以將智慧照明燈具直接接入網(wǎng)絡，擁有獨立IP地址的燈具不再需要智慧移動終端作為中介，相互之間可自行傳輸數(shù)據(jù)，不通過網(wǎng)絡就能實現(xiàn)設備與設備之間的“對話”。
藍牙4.2標準已經(jīng)率先推出了這個新特性,正如前文所述，藍牙4.2瞄準物聯(lián)網(wǎng)，支持靈活的互聯(lián)網(wǎng)連接選項IPv6/6LoWPAN或Bluetooth Smart網(wǎng)關，ZigBee3.0新標準中也將納入ZigBee IP。
預計未來主流的無線通信技術都會將IP化網(wǎng)絡架構納入標準，智慧照明將實現(xiàn)真正的互聯(lián)互通，并最終融入包羅萬象的物聯(lián)網(wǎng)。
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