綠色能源市場(chǎng)的低功耗無線協(xié)議

作者：Mark Grazier，德州儀器 (TI) 低功耗 RF 產(chǎn)品營(yíng)銷人員

由于為綠色能源市場(chǎng)的產(chǎn)品開發(fā)提供了巨大機(jī)遇，目前的經(jīng)濟(jì)環(huán)境已經(jīng)改變了無線開發(fā)商的設(shè)計(jì)前景。對(duì)于那些考慮在其綠色設(shè)計(jì)中使用諸如 ZigBee?、6LoWPAN、ISA SP100.11a 和 Wireless HART (WHART) 等低成本射頻系統(tǒng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議棧的無線設(shè)計(jì)人員來說，新的經(jīng)濟(jì)環(huán)境提出了許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)可行性相關(guān)問題。隨著對(duì)綠色技術(shù)需求的不斷增長(zhǎng)，互操作性將會(huì)成為無線技術(shù)大規(guī)模市場(chǎng)部署的關(guān)鍵。

案例研究能源

In-Stat 公司（http://www.in-stat.com）預(yù)計(jì)，自動(dòng)抄表 (AMR) 和智能能源將會(huì)成為 802.15.4 和 ZigBee 無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的主要應(yīng)用。

對(duì)于近距離無線能源監(jiān)控和控制器件的需求在過去幾十年呈爆炸式增長(zhǎng)；但是，大量新系統(tǒng)都設(shè)計(jì)了專有編碼，從而完全阻隔了通向互操作性的道路。由于一些有遠(yuǎn)見人士（例如：Enernex 公司董事長(zhǎng)兼首席技術(shù)官 Eric Gunther）的努力，以及奧巴馬政府對(duì)于推進(jìn)美國(guó)能源獨(dú)立的承諾，讓行業(yè)參與者一起努力推動(dòng)節(jié)能這一共同目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。美國(guó)電力科學(xué)研究院 (EPRI) 較近與美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST) 訂立合同，旨在制定一個(gè)電能“智能電網(wǎng)”構(gòu)架和初始關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)的藍(lán)圖。在其一篇名為“在美國(guó)加州規(guī)劃并實(shí)施智能電網(wǎng)”的報(bào)告中，Eric 重點(diǎn)闡述了為什么我們應(yīng)該考慮使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的一些主要原因：

• 對(duì)幾乎完整解決方案標(biāo)準(zhǔn)的一致共識(shí)
• 避免重新發(fā)明汽車輪子
• 學(xué)習(xí)行業(yè)較佳實(shí)踐
• 降低集成成本
• 防止單個(gè)廠商壟斷
• 各大廠商共享巨大的市場(chǎng)

行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)不會(huì)扼殺創(chuàng)新；制定這些標(biāo)準(zhǔn)的目的是加快設(shè)計(jì)過程，并將解決方案放到市場(chǎng)中迅速實(shí)施。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建一種推動(dòng)企業(yè)更快地走向創(chuàng)新的創(chuàng)新文化，而不是讓一些公司產(chǎn)生只讓其指定公司和市場(chǎng)受益的專有編碼層。

各種聯(lián)盟的幫助

2009 年 4 月 27 日，Zigbee 聯(lián)盟宣布其會(huì)整合互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組 (IETF) 的全球 IT 標(biāo)準(zhǔn)。利用 IT 標(biāo)準(zhǔn)，那些已經(jīng)使用成熟的 Zigbee 智能能源公共應(yīng)用方案開發(fā)的產(chǎn)品可以用于進(jìn)一步推動(dòng)為美國(guó)智能電網(wǎng)而開發(fā)的家庭局域網(wǎng) (HAN) 應(yīng)用的迅速增長(zhǎng)。通用使用基于相同 IT 標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，電表可以利用許多器件來監(jiān)控關(guān)鍵的能源消耗，這些器件包括負(fù)載控制傳感器、溫度傳感器、戶外照明傳感器，以及冰箱、采暖通風(fēng)和空調(diào)系統(tǒng) (HVAC)、泵和照明系統(tǒng)的電流監(jiān)控器等等。低成本的能源顯示器單元將允許用戶監(jiān)控這類活動(dòng)，或者把它留給機(jī)器對(duì)機(jī)器 (M2M) 設(shè)備以擺脫關(guān)鍵峰值時(shí)間期間的需求。例如，洗衣機(jī)和烘干機(jī)等非關(guān)鍵工作可以在晚間運(yùn)行，其電費(fèi)成本從 0.35 美元千瓦小時(shí)降到 0.07 美元千瓦小時(shí)。由于關(guān)系業(yè)主的安全和職責(zé)問題，我們整夜都開著機(jī)場(chǎng)、城市摩天大樓的車庫(kù)以及大型商場(chǎng)的偏遠(yuǎn)停車場(chǎng)的照明燈，而現(xiàn)在是該改變這種觀念的時(shí)候了。如果我們運(yùn)用一些使用公共協(xié)議（例如：6LoWPAN、Zigbee、SP100 和 WHART 網(wǎng)絡(luò)等）的智能運(yùn)動(dòng)探測(cè)傳感器和定時(shí)器，這樣只有在有人出現(xiàn)時(shí)燈才會(huì)亮起，結(jié)果會(huì)是怎樣呢？

和關(guān)注綠色能源市場(chǎng)的其他半導(dǎo)體公司一樣，TI 致力于利用較廣泛的協(xié)議棧來解決用戶的問題。與其他 ZigBee 聯(lián)盟會(huì)員公司早期設(shè)計(jì)人員一樣，TI 看到了對(duì)于降低承建商照明系統(tǒng)安裝成本的簡(jiǎn)單方法的需求。通過與其他第三方咨詢機(jī)構(gòu)和商業(yè)樓宇自動(dòng)化公司的力量聯(lián)合來建立技術(shù)工作組，Zigbee 聯(lián)盟消除了各自為陣的思想，軟件開發(fā)商不再開發(fā)不與任何其他器件通信的專有軟件。互操作性是無線技術(shù)大規(guī)模市場(chǎng)部署的關(guān)鍵。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)無線系統(tǒng)為承建商節(jié)省安裝成本。就一個(gè)典型的有線辦公安全系統(tǒng)安裝而言，安裝成本的 50% 以上是過墻布線：一種典型無線設(shè)備辦公安裝的 ROI 被一部分有線安裝成本抵消。在有線環(huán)境中，還要花錢來改變傳感器位置。我們都知道通過軟件升級(jí)來升級(jí)已部署產(chǎn)品的問題。Zigbee 聯(lián)盟在開發(fā)整合諸如無線下載 (OAD) 等特性集的網(wǎng)絡(luò)軟件上花費(fèi)了大量時(shí)間。OAD 允許使用現(xiàn)場(chǎng)安裝智能能源計(jì)量表等終端產(chǎn)品，并使用操作指令遠(yuǎn)程更新，從而可以遠(yuǎn)程安裝一些新的軟件功能，無需承建商驅(qū)車前往計(jì)量表現(xiàn)場(chǎng)來更新這些特性集。

進(jìn)入到 2010 年，標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的特性集將被集成到越來越多的終端器件中，同時(shí)NIST、EPRI 和 IETF 的共同努力將會(huì)幫助各大公司更快地將產(chǎn)品投入市場(chǎng)，而這些產(chǎn)品擁有比以前任何時(shí)候都更多的功能和更高的互操作性。正如空間競(jìng)賽將一些簡(jiǎn)單的產(chǎn)品（例如：特氟綸和晶體管收音機(jī)等）帶給普通家庭一樣，集成傳感器技術(shù)將會(huì)把消費(fèi)類和工業(yè)解決方案推向市場(chǎng)，從而降低未來十年的能源消耗。

參考文獻(xiàn)

如欲了解低功耗無線與 Zigbee 解決方案的更多詳情，敬請(qǐng)?jiān)L問： www.ti.com/cc2530-ca。

作者簡(jiǎn)介

Mark Grazier 現(xiàn)任 TI 產(chǎn)品營(yíng)銷與低功耗 RF 解決方案全球第三方項(xiàng)目經(jīng)理，主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)無線客戶與 TI 第三方合作伙伴，以解決“客戶的問題”。Mark 畢業(yè)于美國(guó)西點(diǎn)軍校 (United States Military Academy, West Point, New York)，獲理學(xué)士學(xué)位，后又畢業(yè)于馬薩諸塞大學(xué)洛厄爾分校 (University of Massachusetts, Lowell)，獲 MBA 學(xué)位。Mark 還是 EnOcean 聯(lián)盟、Zigbee 聯(lián)盟以及 IPSO 聯(lián)盟的會(huì)員。

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