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藍牙加入ULP規格 擴大無線PAN應用層面

上網時間: 2007年08月17日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:Wibree  Bluetooth  藍牙 

今年六月,藍牙工作小組(Bluetooth SIG)宣佈將新興的短距無線標準Wibree納入規範,作為其超低功耗(ULP)補充規格。此舉使藍牙有可能進軍手機以外的應用領域,特別是在對功耗要求極嚴格的醫療或汽車電子市場。目前,包含CSR與Nordic Semiconductor等公司,都已著手開發獨立型以及整合在藍牙晶片中的雙模晶片,預計最快年底前可推出樣品。

儘管藍牙技術聯盟亞太區暨日本事務總監Eric Schneider表示,結合二種標準的新版規格預計2008年發佈,不過,在此之前,有關整合藍牙與Wibree晶片,以及讓二者能在不同設備上具備互通作業能力的工作早已展開。

就在合併消息宣佈的同時,CSR也同時發佈了Wibree晶片開發計劃,CSR全球標準架構師Robin Heydon透露,該公司將在2007年內推出Wibree解決方案樣品,預計2008年量產,而客戶也能在2008年推出內含Wibree方案的產品。

“我們在2006年參與了Wibree的計劃,如今,這種技術也被稱為‘超低功耗藍牙’(ULP Bluetooth),它將在過去藍牙無法延伸到的低功率應用領域作為補充功能,等於是擴大了藍牙在無線個人區域網路中(Wireless PAN)的勢力範圍,”Heydon表示。依照計劃,CSR將開發具有‘超低功耗藍牙’技術的藍牙晶片。

據Heydon表示,Wibree採用與藍牙1.1版相同的高斯頻移鍵控(GFSK)調變方案。這意味著未來Wibree/藍牙雙模解決方案可分享相同的無線電、相同的外部零件與相同的天線,可大幅減小手機內部所佔用的電路板空間。“由於Wibree從一開始就是以能夠和藍牙並存為目標所設計的,所以,在同一個晶片中整合二者完全沒有問題,”他指出。

廣大的商機

Wibree的應用非常廣泛,從手錶、遙控器到醫療感測器、運動器材都包含在內。舉例來說,你可以使用你的手錶作為手機的遠端顯示器,讓你透過手錶看到現在是誰打電話進來,無需從口袋中把手機拿出來,而且還能透過按下手錶上的按鈕來回話,Heydon表示。

醫療感測器是另一個預期將快速成長的主要應用領域。Heydon認為,醫療應用需要一種低成本、強韌且全球通用的規格,能透過GSM網路發送資料給醫護人員,實現在住宅中照護老人或病患的目標,而非將他們送到養老院或療養院。

然而,儘管Wibree的支持者看好它在醫療領域的前景,但市場上仍充斥著其他發展歷史更悠久的短距無線標準,例如ZigBee。“Wibree的應用非常廣泛,醫療僅是其中一項。一年多以前,藍牙組織內部已成立了醫療工作小組,而且該小組非常活躍,”Heydon指出。“Wibree也許會比ZigBee更成功,因為它同時鎖定了消費性產品,而非單一解決方案。此外,就強韌性而言,Wibree也更勝一籌,特別是在建築物或醫院的吵雜環境下使用時。這兩項優勢意味著Wibree有可能在現有市場上獲得更大應用比例。”

Nordic公司CEO Svenn-Tore Larsen也在一份聲明中指出,一些人認為ZigBee也適合生物醫療監控應用,但仔細分析後會發現,它並非該領域的最佳方案。ZigBee最初是針對工控、建築與家庭自動化所設計的一種廉價、自我組態的的網狀網路。此外,由於ZigBee的設計為靜態網路,因此它也不適合消費性應用的任意(ad hoc)網路類型。

除了ZigBee外,短距無線通訊市場還充斥著諸如Rubee與Z-Wave等各類新興標準。但Heydon預言,“這些規格非常有趣,然而,它們都不會擁有像Wibree所具有的量產機會。”這主要是因為藍牙在全球手機市場中已達到相當大的市佔率,透過將Wibree整合到藍牙晶片,並嵌入到手機中,“Wibree的市場將很快地達到數億的規模。”

圖:藍牙與藍牙+Wibree雙模以及Wibree獨立型晶片的協議堆疊。
圖:藍牙與藍牙+Wibree雙模以及Wibree獨立型晶片的協議堆疊。

更低的功耗與成本

無論從何種角度看,納入Wibree後,對藍牙應用來說,都增添了在節省功耗方面的優勢。據Wibree聯盟發起廠商之一的Nordic Semiconductor公司在一份聲明中表示,一款獨立的Wibree晶片在數公尺距離內,以1Mbps速率傳送資料時,所消耗的功率少於15mA,大約僅為在相同條件下進行傳輸之藍牙晶片的10%~25%。同時,在使用Wibree模式進行通訊時,一款Wibree/藍牙雙模晶片所消耗的功率是傳統藍牙晶片的75%~80%。

此外,若處於待機模式下,獨立型Wibree晶片的功耗可降至約30μA;若進入休眠模式,還可進一步降低至900nA。而在傳輸距離部份,Wibree最初定義的是5~10公尺,實體層數據率為1Mbps。不過,目前傳輸距離已提升為5~15公尺。

為了加速這種超低功耗規格的普及速度,Wibree的支援者們紛紛宣稱能以極低的成本進行建置。CSR的Heydon指出,由於使用了相同的RF,因此雙模晶片的主介面也是相同的,加上使用了相同的基本無線電架構,這意味著在標準藍牙晶片中加入Wibree功能的額外成本將非常低,甚至可達到零成本。另外,由於二者分享了相同的RF,但採用不同的調變方式,因此也不存在干擾問題。

Nordic公司發佈的資料則顯示,在該標準問世初期,獨立型晶片的建置成本價低於1歐元,而當附加在藍牙晶片時,整體晶片所需附加的成本預估不超過0.1歐元。

就應用面來看,二種標準是各司其職的。Heydon表示,由於Wibree的設計並不包含搭載音訊串流,因此,藍牙仍將成為手機、MP3或立體聲耳機等裝置傳送音訊串流的主流規範,而Wibree則負責需要超低功耗的應用。預計搭載ULP藍牙功能的產品將於2008年中上架。

作者:鄧榮惠




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