照明系统通过蓝牙网格实现物联网提升

无线照明系统不仅比有线系统更灵活；它们还形成了用于传输不同传感器数据、设备状态信息和命令的骨干。

最近，领先的照明设备制造商Universal Douglas Lighting Americas与全球定位和无线通信技术提供商u-blox合作，开发了一个基于蓝牙网格的平台，用于建筑自动化应用，包括智能照明、门禁和能源管理。

 

支撑网状平台的NINA-B40的框图。图片由u-blox提供

 

新的网状平台将围绕u-blox NINA-B406蓝牙低能耗模块进行设计。其他照明设备和无线芯片供应商，如Hytronic和Nordic Semiconductor，也在蓝牙网状传感器方面进行类似的合作。

2017年推出的蓝牙网状网络似乎在不同的建筑自动化应用中吸引了很多关注，尤其是在照明系统中。下面，我们将更深入地了解为什么蓝牙网状网络在这些应用中越来越受欢迎，以及该协议具有哪些优势。

 

为蓝牙添加网格功能

虽然Zigbee等物联网无线连接解决方案旨在从头开始支持网状网络功能，但网状网络功能仅在几年前的2017年才添加到蓝牙中。这一迟来的增加源于蓝牙最初被设计为RS-232协议等短程通信的电缆替代品。

支持网格的蓝牙版本被称为蓝牙网格，以将其与非网格版本的蓝牙区分开来。

 

蓝牙发展简史。图片由J.Yin等人提供。

 

网状网络可以将网络的覆盖范围扩展到单个无线电的覆盖范围之外，并提高系统的可靠性。随着网格功能的加入，蓝牙现在能够与Zigbee和Thread等其他支持网格的协议竞争。在所有支持网格的连接解决方案中，这些协议中的一个是否更出色？

 

无与伦比的普遍性

蓝牙网状网络的一个优点是蓝牙比其他协议更普遍。虽然目前全球仅部署了约3亿个Zigbee节点，但每年有40亿个蓝牙设备发货。

蓝牙网状协议栈使用BLE（蓝牙低能耗）进行无线电通信。为了支持蓝牙网状网络，大多数笔记本电脑、智能手机和平板电脑都内置了BLE芯片，只需要软件更新。由于这种无与伦比的采用率，蓝牙网状网络可能在未来几年占据竞争对手市场的很大一部分。

 

着眼于照明系统设计

蓝牙网状网络不仅仅是一种无线连接解决方案。事实上，蓝牙网格可能被认为是一种全栈解决方案，除了所需的无线电通信协议外，它还支持特定于应用程序的功能。

 

蓝牙网格可以为照明系统带来更多功能。图片由Nordic Semiconductor提供

 

蓝牙网格支持的重要应用领域之一是照明行业。蓝牙网状网络的照明模型支持复杂的现代照明系统。模型是实现网格应用程序行为的软件模块。蓝牙网格的照明模型控制照明产品的不同特性，如开/关、级别、颜色、温度、亮度、亮度范围、色调、饱和度、色度坐标等。

 

蓝牙网状照明的可能性

有一天，从工厂到机场再到购物中心，智能照明系统可能无处不在。这是可能的，因为BLE支持智能手机的广泛采用，以及蓝牙网格支持信标的事实。这种信标功能可以实现多用途物联网网络，即在购物中心执行室内定位的照明系统。

蓝牙网格支持信标，在自动化程度高的环境中可能特别有用。图片由蓝牙SIG提供

 

有了这种蓝牙网格，未来的无线照明系统有一天可能成为商业环境中测量和传输传感器数据的主流平台。

 

蓝牙网状网络的缺点：延迟

虽然蓝牙具有广泛支持的优势，但开发人员还应考虑许多其他影响因素，包括网络延迟、可扩展性和吞吐量。

不同的研究小组和芯片制造商进行了实验，将蓝牙mesh的性能与Zigbee和Thread等其他支持mesh的协议进行了比较。根据Silicon Labs进行的实验，随着有效负载和网络规模的增长，Zigbee在延迟方面优于蓝牙mesh。

 

四跳协议的延迟比较。图片由Silicon Labs提供

 

蓝牙网状网络的设计也可能更加复杂。为了充分发挥蓝牙网状网络的性能潜力，工程师需要仔细调整网络的不同参数。例如，在蓝牙网状网络中使用不必要的大量中继节点会增加网络的分组冲突率、延迟和能量消耗。

即便如此，蓝牙mesh看起来已经具备了与其他支持mesh的协议竞争的能力。

 

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