照明ネットワークとモノのインターネットのギャップを埋める

質素な電球にインテリジェンスを組み込み、移動または周囲光センサを追加し、これらのノードを相互接続してプログラム可能なネットワークを作成することは、通常、スマートまたはインテリジェントLED照明によって理解することです。 それらのノード、および/またはローカルネットワークのインターネットへの接続は次の段階です。 モノのインターネット（IoT）の一部としてのインテリジェント照明は、家庭、商用建築物、街頭などの場所を問わず、すでに多くの新しい利点や特長をもたらしています。

低コストで超小型のLED、センサおよび通信デバイスの入手性により、インターネットコネクティビティをあらゆる電球に組み込むことが経済的および物理的に可能となりました。 IPv6などのプロトコルは、真に実行可能となっています。

この記事では、ホームオートメーション産業部門においてLEDベースの照明システムがいかにしてIoTの動きを推進する可能性があるかについて説明します。 ZigBee Light Linkは、ワイヤレスLED照明制御向けの規格として出現しており、Connected Lighting Allianceによって支持されています。 Texas InstrumentsのZigBee Light Link開発キットなどの製品は、ゲートウェイを介したインターネットへの接続を可能にするため、重要です。

ゲートウェイのオプションには、Digi Internationalが提供するWi-FiモジュールのXBee製品群が含まれます。これらの製品は、照明システムなどのワイヤレスセンサネットワークのインターネットへの容易な接続を実現します。 もう1つのオプションは、NXP Semiconductorsが推奨しているように、家庭の既存のインターネットWi-Fiルータを通して接続し、JenNet-IPおよび/またはIPv6を介してZigBeeをブリッジングすることです。 最後に、CircuitCoが製造するBeagleBoardオープンソース組み込みコンピューティングプラットフォームを探究します。

トロイの木馬

モノのインターネットは、電球などのデバイスに適用される時は特に、なぜ使用するのかという疑問を投げ掛ける技術です。 1つの回答として、データ収集があります。 そのデータがいかに使用されるかは、おそらくIoTの最も重要な成功要因でしょう。 街路照明およびスマートビルディングにおいて、インテリジェント照明器具にセンサを組み込むことは、簡単にかつ低コストで達成することができます。これはすでに、照明ネットワークを通して付加的データが収集され、伝送され、そして一元的に共有されることを可能にしています。 スマート照明は、IoTに対して「トロイの木馬」となる可能性があり、したがって成長の主要な推進力となるという見解があります。 重要なのは、あらゆるノード、すなわち電球にIPアドレスを組み込む能力です。

転換点

この展望は、ロンドンを拠点とするコンサルタント会社のMemooriによって提示されています。 その最新レポートである「2013年～2017年の照明制御事業」¹ では、照明制御の世界市場は、今後数年にわたって12%のCAGR率で16億6800万ドルから成長すると予測しています。 IoTの動きは、機会を拡大するのみである可能性があると述べられており、LED照明はまさに転換点にあります。

国際的な技術調査会社のON World² によると、ワイヤレスLED電球は、今後10年にわたって最も急成長しているIoT市場の1つとなるでしょう。 利用可能な現在のすべてのホームオートメーションソリューションの中で、ワイヤレス照明制御の需要は最も強力なものの1つであると同社は報告しています。 同社は、取り付けられるIPアドレス付きワイヤレス電球およびランプは、2012年の240万個から増加して、2020年までに1億個を超えると予測しています。

ホームネットワーク

環境監視、敷地のセキュリティおよび交通監視などのアプリケーションにおけるIoTの利点は、ホームオートメーションでの利点よりも明らかに思えるかもしれません。 家庭内でのスマート照明は最大の市場ではないかもしれませんが、最も急速に成長していると主張されており、重要なアプリケーション分野です。 それはまた、IoT対応のホームネットワークの開始点となり、スマートメータリング、暖房システムおよび器具などのその他のシステムとの統合を促進する可能性があります。 業界標準のネットワークプロトコルの採用により、家庭照明ネットワークは、家庭周辺のその他の異なるワイヤレスセンサネットワークと容易に統合されることが可能になります。


図1：Philips Hueは、スマートフォンまたはタブレットを介して制御可能なウェブ対応LED家庭照明システムです。 好きな光設定を保存することができます。 その照明はアラームまたは警告として使用することができます。 「ジオフェンシング」機能により、照明システムは、ユーザーの接近または家からの出発を検出することができます。

その他のセンサ用のキャリヤとなることに加えて、ネットワーク化された照明は、それ自身の利点を有しています。 ホームセキュリティは主要なアプリケーションで、住宅用セキュリティ機器ベンダーや取り付け業者はその利点をすぐに理解してきました。 照明は、侵入者の検出または抑止の手段となる可能性があります。 （別の国、家庭内の別の部屋など、場所を問わず）リモートでエネルギー効率および/または快適性のために光を制御することは、もう1つの側面です。 上記の図1を参照してください。

ZigBee Light Link

住宅用スマート照明ネットワークの成長促進が見込まれるもう1つの要因は、近年、ZigBee Light LinkがConnected Lighting Allianceによって正式に選択されたことです。 GE Lighting、NXP、Osram、PhilipsおよびToshibaを含むこのアライアンスは、2012年8月に成立され、家庭内の照明製品および制御を接続するのに選択するネットワークおよびプロトコルとしてZigBee Light Linkを支持してきました。 ZigBeeは長い間、ホームオートメーションアプリケーション向けの好まれるワイヤレスネットワーク規格とみなされています。 詳細については、DigiKey TechZoneの記事「ワイヤレス照明制御用にZigBee^®を使用する利点を理解する」を参照してください。 ZigBee Light Linkは同ファミリの最新メンバーであり、照明および制御システムを簡素化するように設計されているため、相互運用性を容易にするプラグアンドプレイアプローチを提供します。 ZigBee Light Linkに基づく製品は、PhilipsおよびOsram Sylvaniaを含む企業からすでに入手可能です。

Texas Instrumentsはその発表を迅速に活用し、ZigBee Light Link開発キットを発売しました。 設計者がワイヤレス機能をLEDベースの照明製品に追加するのを支援する包括的なセットのハードウェアおよびソフトウェアツールを提供しています。 このキットには、Zlightと呼ばれる3個のモジュール式ZigBee光エンジンが含まれています。このZlightは、Osram Opto SemiconductorsのOslon LEDをベースとしており、TIのCC2530マイクロコントローラを組み込んでいます。 CC2531をベースとするリモート制御ユニットが提供されます。 下記の図2を参照してください。 TIのZigBee互換Z-Stackソフトウェアは、通信用ネットワーク層とアプリケーション層の両方を実装します。 カラーLEDランプ用のリファレンス設計として、「CC2531 Zlight2リファレンスデザイン」がTIのウェブサイトで利用可能です。


図2：Texas InstrumentsのZigBee Light Link開発キットは、照明設計者がワイヤレス対応LEDランプまたは照明器具をIoTに接続し、他のZigBee製品とシームレスに相互運用することを確保するのを支援できます。

ネットワークは、標準のホームルータを使用するゲートウェイ、またはWi-FiからZigBeeへのブリッジを介して接続された既存のZigBee Home Automationネットワークを通して、PCまたはタブレットを介してインターネットに接続することができます。 さまざまな企業から多くのオプションが出てくる中で、このようなゲートウェイおよびブリッジは、よりすぐに入手できるようになっています。

クラウドへのゲートウェイ

Digi Internationalは、XBee Wi-Fiクラウドキットを提供しています。この製品は、IoTの一部となるために、ZigBeeベースのワイヤレスネットワークを接続して制御するように特に設計されています。 DigiのXBee Wi-Fiモジュールを中心に構築されたこのキットは、サンプルインターネットベースアプリケーションを使用して、Etherios Device Cloudと統合します。 このキットには、センサ、アクチュエータ、USBケーブルや、LED、振動モータ、棒グラフゲージおよびオーディオブザーなどの、カスタマイズされた回路作成のための各種コンポーネントが含まれます。

具体的には、このキットは、光をセンスし、付加的なLEDをオンやオフに切り替えるように構成することができます。 そのウェブアプリケーションコードはオープンソースで、自由にダウンロードでき、学習ツールとして使用可能です。 同社のウェブサイトには、多くのアプリケーションサンプルが含まれています。 その中で、特に興味深い2つが、インターネット上でランプを制御するためのXBeeインターネットゲートウェイおよびデバイスクラウドの設定、およびより一般的なアプリケーションであるXBeeインターネットゲートウェイの設定です。

人気が高まっている6LoWPAN（IPv6）規格に基づいて、NXP Semiconductorは近年、インターネットへのWi-Fiブリッジを介したPCまたはモバイルデバイスを介して制御される、ZigBeeネットワーク化LEDランプのデモンストレーションを行いました。 NXPは、標準Wi-Fiルータに接続するゲートウェイを開発しました。このルータは、NXPのJN5161マイクロコントローラに基づいて構築され、ZigBee Light LinkおよびZigBee Home Automationや、その独自のJenNet IPプロトコル、そして興味深いことにNFCをサポートしています。

ZigBeeおよびJenNet-IPリモート制御アプリケーション用に特に設計されたJN516x評価キットが入手可能です。 この製品は、一連のワイヤレスキャリアボード、3個のプラグイン照明拡張ボード、USBドングル、リモート制御ユニット、カスタムCiscoルータを含み、すぐにシステム開発が可能なソフトウェアを完備しています。 そのプラットフォームは、すべてのセンサ、ディスプレイ、LEDおよびスイッチをサポートし、スマート照明デモンストレーションパッケージで供給されます。 そのルータにより、IoTの一部としてワイヤレスセンサが装備されたオブジェクトを容易に開発できると言われています。

オープンソース

最後に、人気が高まっているオープンソース製品について言及する価値があります。 ホームオートメーション市場の多くの企業がBeagleBoardプラットフォームを使用しています。このプラットフォームは、柔軟なLinuxカーネルを使用し、クラウドコンピューティングをサポートします。 これらのプラットフォームは当初、玩具、ロボットおよびホームオートメーションデバイスを含むガジェット向けに開発者によって利用されていましたが（確かに、BeagleBoardの強みは「楽しみ、教育そして利益」にあります）、現在では、そのアプリケーションの可能性をより真面目な分野へと拡大しています。 Texas Instrumentsの従業員により設立され、TI、CircuitCoおよびDigiKeyの支援を得たBeagleBoard.org Foundationは、強力なオープンソース組み込みデバイスを開発する、熱心に運営されている非営利組織です。

オリジナルのUSB給電BeagleBoardファンレス、シングルボードコンピュータ、より高性能なBeagleBoard XM、およびBeagleBone低コストインターフェース/拡張ボードを含む多くのボードが入手可能です。

要約

家庭の電球をインターネットに接続することは、一見すると無意味に思われるかもしれません。 しかし、ワイヤレスセンサネットワークとしてインテリジェントソリッドステート照明システムを低コストでかつ簡単に設定できることで、多くのホームオートメーションIoTアプリケーションが実現する可能性があります。 ZigBee Light Linkなどの出現している業界規格、および適合するインターネットゲートウェイオプションの入手性は、急成長している市場の推進に寄与するのみである可能性があります。

リファレンス：

1. Memooriの市場レポート：2013年～2017年の照明制御事業
2. ON Worldの市場調査：スマートワイヤレス照明