聯網照明新品競相登場

　　聯網照明市場潛力巨大。因此，諸如Amazon的Echo等許多新產品都涉及到了聯網照明。從過去12個月獲得zigbee認證的新設備數量來看，第一大類就是zigbee聯網照明，第二大類是zigbee家庭自動化，兩者加起來占總認證數量的75%。聯網照明因為發展迅猛，而成為了關注的焦點。

　　如果深入其中，就會發現照明領域有許多公司(如表2)。從全球聯網照明產品發展趨勢來看，主要包括照明產品和控制器兩部分。表2是聯網照明市場上主要公司的信息，有些做商用照明，有些做家用照明(住宅照明)，或者像Philips和Osram等是兩者都有。表2最下面的兩家公司是做控制器的。 表2說明了這些領先聯網照明廠商在zigbee/Thread聯盟中扮演的角色，會員(M)在聯盟中是一般身份，而董事會成員(B)則可以指導聯盟的發展方向。在聯盟中，大家都關注zigbee、Thread和Zwave的發展方向，后者是美國的一種Sub-GHz協議，即低于1GHz的私有協議(注：關注Zwave主要不是因為照明，而是用于家庭安防)。

　　許多照明行業的公司多年來一直涉足zigbee和Thread技術，比如Philips在聯盟中非常活躍，它作為zigbee聯盟的董事會成員幫助定義了zigbee的規范;Osram也一直支持zigbee，但是它作為Thread聯盟的董事會成員而積極致力于基于IP的連接。來自中國廈門的力達信集團(Leedarson)也是zigbee聯盟的董事會成員，該公司每年生產和銷售了大量照明產品。

　　目前大家主要的關注點還是zigbee，而Thread相關的發布目前還較少，盡管有許多公司致力于Thread，但是Thread產品還沒有實際發貨，而zigbee已有非常大的發貨量。

　　因此，zigbee和Thread作為Mesh網絡，可以在家里利用路由器來連接各種設備。但照明產品是家庭內部連接的重點，因為一個家庭的各個房間里都有多個照明設備，要連接這些燈泡和設備，就需要有好的Mesh網絡。

　　互通性非常重要

　　互通性在聯網照明中非常重要，因為所有房間只購買一種燈泡的機會很小。所以對于聯網照明，各家供應商之間一定要達成協議而建立互操作性。

　　在過去18個月中，zigbee聯盟在中國的發展也很迅速，包括力達信集團在內的四家公司加入zigbee聯盟的董事會，另外三家分別是華為、南京物聯(WuLian)和白電制造商——美的。此外阿里巴巴也在近期成為了zigbee聯盟的會員，這代表了zigbee在中國很受歡迎。

　　在中國有zigbee China Group(zigbee聯盟中國成員組)，由Philips擔任主席。前段時間，在全球最大的照明展之一——廣州光亞照明展上，zigbee聯盟中國成員組組織了包括Silicon Labs公司在內的很多聯盟會員去參展，大力推動了聯網照明的發展。

　　多協議共存

　　現在越來越多的設備中有Wi-Fi和zigbee，或者Wi-Fi和各種語音及視頻控制處于同一設備中。所以許多設計中都同時使用了兩種協議，Wi-Fi和zigbee的共存是一個非常重要的話題。

　　Silicon Labs公司就Wi-Fi和zigbee的共存做了長時間的研究和大量測試，將它們放在一個盒子/模塊中時，主要有三個問題：第一，這兩種協議進入同一個設備后，在有限的空間中相互緊挨著時，射頻(radio)部分相互沖突;第二，Wi-Fi的發射功率高達20多甚至30多dBm，其嗓門很大可能會淹沒了zigbee;第三，Wi-Fi總是以很高的速度、非常積極地去傳輸數據，有可能把所有時段都占了，而且Wi-Fi用了很多備用頻段。當我們在自己的實驗室里做測試時，Wi-Fi總是搶占了絕大多數資源。

　　在實驗室里，Silicon Labs公司與Philips一起來研究帶有zigbee和Wi-Fi的接入中心(hub)，Wi-Fi總是搶奪了hub中的zigbee的通信資源，Wi-Fi甚至占有了99%的通信資源，留給zigbee的資源只有1%。這樣就有可能造成包的延遲，例如用戶在Wi-Fi推送視頻時想開燈，因為沒有通信資源不能馬上響應，從而影響到了用戶體驗。

　　解決方案是通過一個仲裁機制讓它們之間進行合作，以防出現過多的數據包失效;因此它們之間在共存于一臺設備之上時，實現了我在傳輸數據時告訴你、你也在傳輸數據時告訴我，然后再通過共享這些數據的機制，從而減少傳輸失敗和重傳，或是對彼此的干擾。所以Silicon Labs在Wi-Fi和15.4之間通過3條或者4條板上的連線，在設計中讓它們彼此協作(圖1)。

　　這種工作方式類似于手機里的connectivity(連接)芯片中，Wi-Fi和Bluetooth整合在一起的時候。Wi-Fi最重要的是保證QoS(服務質量)。這種協調機制是以軟件的方式來實現的。IEEE也有一個802.15.2標準，但它只是一個指導性的標準。所以，Silicon Labs現在把自己的軟件提供給聯發科技(MTK)和博通等做Wi-Fi熱點接入的芯片公司，避免干擾他們的芯片，同時也讓雙方都能更好的工作。可見只有協調起來，才能使Wi-Fi和zigbee能夠共存。

　　多協議芯片的優勢

　　多協議芯片的成本比3個單獨的芯片加起來要便宜很多，因為在多協議芯片中不同的協議可以共用同一個Flash和Memory。因此，Silicon Labs的很多客戶都是快速轉向多協議芯片，因為一方面的優勢是可以提升用戶體驗，另一方面的優勢是開發便利性，因為用戶可以在一個芯片上開發一次，就可以針對不同的應用去做最終的產品。

　　多協議芯片還有很多新的應用，例如同一個片上的Flash可以用來在不同時候運行不同的協議。諸如在配置一個芯片時，芯片一開始就有藍牙的協議棧，你用自己的手機用藍牙下載軟件去配置Thread等功能，配置完之后就可以以Thread協議棧重啟，所以通過使用同一個存儲器而不會產生額外的成本，可以從藍牙開始而實現了Thread的開發;如果我們要重新開發，那么只需要重新加載藍牙協議棧;這樣我們既可以實現用zigbee去控制燈泡，也可以實現信標(beacon)的功能。

　　據悉，Silicon Labs的多協議芯片有兩種共享的方式，一是可切換的方式，可以根據需求去進行重啟和載入;另一種是動態性轉換，可以通過軟件在工作時即時進行兩種協議的轉換。

　　當前，多協議芯片非常受歡迎，因為就用戶體驗而言，開發的復雜程度會大大降低。

　　軟件在IoT芯片中的重要性

　　市面上有很多無線芯片與MCU(微控制器)公司，但是Silicon Labs似乎對軟件更重視，原因是什么?

　　Skip Ashton稱，設計這種多協議產品還是很有挑戰性的，包括怎么在實際使用時用軟件去切換射頻，怎么用軟件去調用不同的協議棧，怎么去設定安全性指標等等。實際上，正是因為Silicon Labs的IoT部門是從軟件團隊起家的(原來在Ember公司)，所以能夠很好地應對這個挑戰。但是對于傳統的半導體公司，這個過程中要解決的困難還是挺多的，需要在實際運行中切換協議棧，這對于許多大型半導體公司并不是一個容易解決的問題。

　　傳統半導體公司的商業模式是派五個現場應用工程師(FAE)到做接入熱點設備的公司，去幫助他們解決問題，把參考方案變成現實的解決方案工作起來，就可以賣出5000萬芯片的量。但是對于做物聯網芯片的公司很難，因為必須賣給上百家應用公司，每家可能只能賣出100萬芯片。而且從軟件的角度來看，每一家的問題都各不相同。FAE可以在現場解決各種問題，但是不能把工程師派到每家客戶那里。因此物聯網時代，更多是要靠軟件來自我優化，而不是靠更多的工程師去現場提供支持。