Evaluationboards von Atmel ZigBee Light Link richtig implementieren

Im April 2012 hat die ZigBee Alliance den ZigBee-Light-Link-Standard ins Leben gerufen. Wie ZigBee Light Link funktioniert und wie Entwickler den neuen Standard mit Hilfe von Atmels Evaluationboards und Referenzdesigns richtig in ihre Beleuchtungssteuerung implementieren können, beschreibt der folgende Artikel.

Über den offenen, globalen ZigBee-Light-Link-Standard Standard können Endverbraucher ihre mit ZigBee Light Link ausgestatteten Glühbirnen, LED-Lampen, Sensoren, Zeitschalter oder Fernsteuerungen unter anderem drahtlos über das Internet kontrollieren und zusätzliche Geräte einfach selber ergänzen.

ZigBee-Profile definieren Kommunikationsprotokolle auf Applikationsebene, die eine Interoperabilität zwischen Produkten und Anwendungen verschiedener Anbieter ermöglichen. Die Profile basieren auf spezifischen Anwendungsbereichen wie Smart Energy, Gesundheitswesen, Telekommunikation und seit neuestem (April 2012) auch auf Beleuchtungen. Um auch Netzwerk-Interoperabilität zu gewährleisten, müssen ZigBee-Profile oberhalb ZigBee-PRO-konformer Netzwerk-Stacks angeordnet sein, damit der Großteil der Netzwerkcharakteristika durch das zugrundeliegende Protokoll bestimmt werden kann. Diese Charakteristika sind für alle anwendungsbasierten Profile gleich.

Bilder: 3

Evaluationboards für die Entwicklung von ZLL-Beleuchtungssteuerungen

Evaluationboards für die Entwicklung von ZLL-Beleuchtungssteuerungen

Der ZigBee-PRO-Standard verwendet das lizenzfreie 2,4-GHz-Frequenzband mit einer typischen Datenrate von 250 Kbit/s und spezifiziert Importmechanismen für die Vernetzung, wie z.B. Sicherheit, Mesh-Routing und Netzwerk-Management.

Das ZigBee-Cluster-Konzept

Um Interoperabilität auf Applikationsebene zu erzielen, setzen ZigBee-Profile auf das Cluster-Konzept. Ein Cluster definiert eine Standard-Schnittstelle für eine gemeinsame Funktion, z.B. Zeit, Ein/Aus, Regelung etc. Er legt fest, wie sich eine bestimmte Funktion auf dem Knoten (Server-Seite) verhält und welche Protokollbefehle für andere Knoten erforderlich sind, um aus der Ferne (über Funk) auf diese Funktionen (Client-Seite) zugreifen zu können.

Die ZigBee Cluster Library (ZCL) bietet Definitionsinformationen über alle ZigBee-Profile. Jedes ZigBee-Profil spezifiziert Gerätetypen, die innerhalb des Anwendungsbereichs arbeiten. So definiert das Smart-Energy-Profil den Zähler, die Verbrauchsanzeige, den Thermostaten etc. Das Light-Link-Profil definiert den Zugriff auf Einrichtungen wie Ein/Aus-Sensor, dimmbare Beleuchtung und Lichtfarbe. Für jeden Gerätetyp gibt es eine Liste obligatorischer und optional zu unterstützender Cluster. Und oft ist es der Fall, dass die gleichen Cluster in verschiedenen ZigBee-Profilen verwendet werden, womit Einrichtungen über mehr als ein Anwendungsprofil interoperabel werden.

Das ZigBee-Light-Link-Profil

Lampenhersteller wie Philips und Osram treiben mit Unterstützung der ZigBee-Chip-Anbieter das Design des ZLL-Profils (ZigBee Light Link) voran. Das ZLL-Profil spezifiziert zwei Gruppen von Einrichtungen: Controller (z.B. Sensor, Brücke, Fernsteuerung) und Beleuchtung (Lichtfarbe, dimmbares Licht etc.). Beim ZLL-Profil-Design muss eine einfache Installation gewährleistet sein sowie der Einsatz von Einrichtungen, die ohne technische Vorkenntnisse bedienbar sind. Daher sind eine genaue Beschreibung der Inbetriebnahme und umfangreiche Tests erforderlich, genauso wie das Weglassen optionaler Funktionen, die zu Interoperabilitätsproblemen führen können.

Ein ZLL-Netzwerk wird als verteiltes Netzwerk aufgebaut und betrieben. Ein zentraler Koordinationsknoten zur Netzwerk- und Kommunikationsverwaltung ist nicht erforderlich. Damit lässt sich das System einfach installieren und warten, es wird robust, und es treten keine Einzelfehler auf.

Bezüglich der Beleuchtungsregelung standardisiert das ZLL-Profil die Ein-/Aus-Steuerung, den Farbton, die Sättigung, Helligkeit und Farbtemperatur. Die Beleuchtungsparameter lassen sich auch als Szenario konfigurieren und wieder aufrufen, und Lampen lassen sich in Gruppen anordnen, die gleichzeitig steuerbar sind. Dies wird durch die Cluster Color Control, Level Control, On/Off, Scenes und Groups ermöglicht.