原作者:zinkyaw
原帖地址：Smart Lighting Applications Powered By NanoServices
本篇博文探讨如何利用 ARM® Sensinode™ NanoService™ 解决方案满足智能照明应用的需求。强烈建议读者先阅读NanoService 白皮书，以便对 NanoService 解决方案有个基本认识。
NanoService解决方案利用 Web 架构的力量，高效而安全地开发和部署智能照明系统。NanoService解决方案包含供设备（M2M 或物联网部署中的端点）使用的软件、后端服务器和 Web 应用程序，它们共同组成一个端到端平台。
NanoService解决方案基本上可运用到任何利用 IP 接入网络的智能照明系统中。作为NanoService 部署的促成者，Sensinode现已开发了一套可供NanoService 客户利用的参考应用程序。我们的授权厂商会收到这一照明参考应用程序的完整源代码，以便他们可以着手开始自己的应用程序开发，或者快速改善内部的概念验证项目。
现有的智能照明解决方案大多数基于专有的协议，这些协议在稳健性、安全性、不过时性和可扩展性等关键设计标准上存在不足。Sensinode的端到端系统解决方案完全基于开放标准，具有下列优点：
借助Sensinode 的NanoService 解决方案，用户可以利用 RESTful Web 服务和Sensinode 优化 M2M 技术轻松、高效而安全地部署智能照明系统。REST 是 REpresentational StateTransfer（代表性状态转移）的简写，它是当今 Web 中分布式系统事实上的标准通信方式。如需浅显易懂的 REST 说明，请单击此处。
户外和公共区域照明是 M2M 技术的常见应用领域，因为智能户外照明可以通过远程监控、管理和控制节省大量能源开销。此类别中典型的照明系统包括道路照明系统、校园照明、广告，以及标牌。这些系统通常包含四个组成部分：
图 1. 户外照明部署示例
图 1 为利用NanoStack、NanoRouter 和NanoServices 的典型无线户外照明系统示例，其中包含线路供电的灯具和电池供电的节点（如运动传感器）。借助NanoServices，可以实施控制算法（如非高峰时段自动调暗），以及在系统中集成运动传感器（没有行人或车辆时减少照明）。还可以实现监控灯具效率和自动报告故障灯具等功能，用于预防性维护目的。与 Google地图的整合可实现网络部署规划。照明设备也可与其他水平应用集成，如 EV 充电或电网通信。
部署智能户外无线照明系统的主要优点有：
说到户外照明应用时，人们常常想到的只是无线户外路灯系统。实际上，户外照明应用跨越广阔的市场范围，如表 1 所示。NanoService解决方案可用于广泛的户外照明应用。
表 1. 户外照明应用市场
随着楼宇业主想方设法降低安装成本和节省能源开支，人们对部署室内无线照明系统的兴趣也在日益增长。当无法拉网接线、只能改造安装时，无线照明系统是极有吸引力的选择。此外，其他楼宇自动化系统组件也可整合到总体系统中，如恒温控制器、HVAC 控制器、温度传感器和占用传感器等。因此，NanoServices也能用于提供真正的智能化楼宇环境。
图 2. 室内照明部署示例
图 2 所示为由NanoServices 提供支持的典型无线室内照明系统示例。部署中通常包含线路供电的灯具节点，以及传感器和开关等电池供电的节点。也可以实施控制算法，如利用调度表和运动传感器自动开关灯光等。集成和利用楼宇示意图的能力则有助于进行室内照明网络规划。
Sensinode为智能照明应用提供了一整套的系统软件。
Sensinode的NanoStack™ 6LoWPAN 软件提供安全的端到端 IPv6 连接功能，并已针对智能照明应用进行了优化。NanoStack可以嵌入在各种照明设备中，并可以构建可自我修复、自我配置的网状网络。支持6LoWPAN（ND 和 RPL）、IPv6、UDP、TCP、ICMPv6 和 802.15.4 等 IEEE 和 IETF 标准。支持一级半导体制造商各种硬件平台上的 2.4GHz和sub-GHz 的RF 接口。表 2 列出了支持的硬件平台。
表 2. 支持的硬件平台
开发人员可以在端点中嵌入 NanoService 设备库 (NSDL)。借助 NSDL，可通过Sensinode 后端数据管理和应用部署平台(NanoServices) 基础上部署的 Web 应用程序（如Lighting Reference Application），轻松控制各种照明设备。在这种情形中，照明设备上的各个控制键（如 ON/OFF）定义为嵌入式 Web 资源，可利用NanoService 平台提供的简单 RESTAPI 进行控制。
图3 中的示例说明NanoServices 如何运用 CoAP 使照明设备和后端应用程序之间的通信变得尽可能轻便而高效。灯具和后端平台之间的这一通信通过利用 eDTLS 的最新端到端应用程序级安全性进行保护。
图 3. 灯具值读取示例
每个照明网络使用接入点（或边缘路由器）无缝连接到标准的 IP 网络。Sensinode的 NanoRouter™软件可以无缝处理6LoWPAN 和 IP 网络之间的路由数据包。NanoRouter软件可作为运行于 Linux 环境的 C++ 实施提供，也可作为运行于 Cortex-M3/M4 处理器的嵌入式 C 实施提供。
Sensinode的后端数据管理平台NanoService™ Platform 可部署在专用服务器中，部署位置可以是虚拟化数据中心或者云端。可以在NanoService Platform 的基础上部署 Web 应用程序，通过简单 REST API 访问照明控制。另外提供一个 Java SDK，协助进行 Web 应用程序开发。
NanoService Lighting Reference Application 附带源代码，可以大大促进智能照明系统的开发和部署。这一应用程序面向所有种类的户外照明系统的管理员。该应用程序包括完整的 Google地图集成、照明控制的资源性能分析、资源监控接口、群组管理，以及灯光调度管理。
图 4. Lighting Reference Application
图 4 中所示的Lighting Reference Application 提供了下列功能：
在任何智能照明部署中，网络的健康状况、性能和拓扑等信息对确保系统以最佳状态运行至关重要。Sensinode还提供了名为NodeView 的网络管理参考应用程序，给开发人员提供了一个完美起点，帮助他们将此类网络诊断和监控应用程序整合到其部署中。
本篇博文介绍了如何利用Sensinode 的 NanoServiceTM 平台部署智能照明系统。NanoServices 解决方案将标准、安全而高效的 IP 和 Web 访问能力引入到利用6LoWPAN 或其他 IP 协议或者基于蜂窝技术的 M2M 连接功能的 M2M部署中。由于在NanoService Platform 基础上构建的 Web 应用程序使用标准的 REST Web 接口，因此能大大加快应用程序的开发。
Lighting Reference Application 作为 NanoService 套件的一部分提供，能够让应用程序开发人员拥有一个良好起点，大大加快应用程序开发。
总而言之，Sensinode NanoService 解决方案能够实现速度快、可扩展性强、安全性高的智能照明部署。