藍牙低功耗單晶片設計架構圖
換句話說，物聯網解決方案供應商除須廣布動作和環境感測器，以擷取外界資訊外，還要更進一步搭建兼具高速傳輸、低功耗連結等特性的無線網路，從而滿足各式各樣的資料傳輸需求。
賽普拉斯(Cypress)台灣區總經理楊晉銘表示，2020年全球大約將有六百億個具有感測能力的設備連上物聯網，要串連數量如此龐大的各式裝置，低功耗無線連結方案絕對是不可或缺的一環，因此業界正紛紛聚焦新一代藍牙低功耗(Bluetooth Low Energy)，以及結合IP網狀網路(IP-based Mesh Network)機制的藍牙4.1標準，期加速實現大規模裝置互連方案，同時達到節能效益。
據悉，近期包括電源晶片商戴樂格(Dialog)、可編程晶片商--賽普拉斯和類比混合訊號晶片大廠德州儀器(TI)，皆已陸續跨足藍牙晶片或模組設計戰場；同時，行動處理器一哥高通(Qualcomm)，以及愛特梅爾(Atmel)、微芯(Microchip)等微控制器(MCU)開發商，亦分別發動購併攻勢，取得關鍵的藍牙低功耗、藍牙4.1矽智財(IP)和軟體堆疊(Software Stack)技術。
顯而易見，各路晶片商已將低功耗無線連結方案視為進軍物聯網的重要門票，一窩蜂投入布局，使市場戰況日益白熱化。
賽普拉斯台灣區總經理楊晉銘(左)提到，相較於行動裝置，智慧配件市場將有數倍的規模，商機可期。右為賽普拉斯市場部經理王冬剛
賽普拉斯市場部經理王冬剛(圖3右)強調，愈來愈多業者投入發展藍牙低功耗方案，產品整合度和易用性將是優勝劣敗的關鍵，因此，該公司即以獨家可編程單晶片(PSoC)設計架構，整合藍牙無線電、Cortex-M0核心、類比前端模組(AFM)和電容式觸控感測功能(圖4)，並投入1年以上時間打造完整的軟體堆疊方案和系統開發工具，從而提高性價比及縮減印刷電路板(PCB)占位空間，吸引系統業者青睞。
目前藍牙低功耗以家庭自動化，以及醫療、運動/健身等行動裝置周邊配件應用為主。王冬剛指出，明年高階行動裝置幾乎都將升級至藍牙低功耗規格，進而帶動一波周邊藍牙智慧配件需求，因此該公司正積極爭取與相關矽廠的合作，並已成功取得數個產品開發案(Design-in)，將在2015年擴大導入商用。
另一方面，物聯網除須具備低功耗長時連結外，亦有可傳輸大量資料網路的布建需求，因此德州儀器遂投入發展無線區域網路(Wi-Fi)加藍牙模組，並同時支援2.4GHz與5GHz頻段，以提高傳輸性能，全方位滿足家庭和建築自動化、智慧能源、閘道器、無線音訊、企業和穿戴式應用等不同資料量要求的設計。
至於無線連結下一階段的發展，Nordic Semiconductor策略行銷經理John Leonard認為，IP網狀網路將是重要的演進方向，藍牙技術聯盟在4.1最新標準版本中，已增加網狀網路拓撲的規範，並計畫與IPv6通訊協定結合，給予每一個藍牙節點IP位址，再利用資料中繼(Relay)設計方式，將訊息不斷發送至更遠的節點，以擴大網路覆蓋率。
Leonard透露，Nordic已設計完成一套藍牙IP網狀網路軟體開發套件(SDK)，預計在今年底前發布，協助系統業者和應用服務商盡早展開下世代網路研究。
強打網狀拓撲優勢 ZigBee技術發展捲土重來
儘管藍牙低功耗設計日漸風行，然而，隨著IP網狀網路成為物聯網主要演進方向，原本就基於網狀拓撲的IEEE 802.15.4系列標準，也就是ZigBee開發需求正逐漸回溫，刺激晶片商陸續發布相關的Sub-GHz/2.4GHz無線收發器，重新點燃ZigBee發展火勢。
其中，愛特梅爾(Atmel)已於2014年歐洲國際表計展覽會(European Utility Week)中，推出業界首款符合IEEE 802.15.4g-2012和ETSI TS 102 887-1標準的雙頻段Sub-GHz/2.4GHz收發器，可支援ZigBee PRO和ZigBee IP實體層，透過網狀網路管理機制，進一步滿足智慧計量、智慧照明、家庭能源閘道及工業自動化等大量裝置組網的設計需求，並減輕網路擴充成本。
Atmel智慧能源產品資深總監Kourosh Boutorabi表示，新款ZigBee無線收發器有助拓展該公司的智慧計量產品組合，並將成為下一代智慧能源平台解決方案的基石，可與電力線通訊(PLC)組成更高功能整合度的智慧計量解決方案。
無獨有偶，芯科實驗室(Silicon Labs)亦鎖定智慧城市、物聯網龐大市場商機，發表新一代支援IEEE 802.15.4/4g、Wireless M-Bus、Wi-SUN等多元通訊協定的無線IC，以提供更好的傳輸效率，並進一步透過網狀網路設計，延展無線感測網路節點(WSN)、工業機器對機器(M2M)通訊、遠端控制/保全系統和智慧儀表的傳輸距離及設計彈性。
芯科實驗室強調，由於該款無線IC可支援多協定堆疊，包括基於802.15.4的網狀網路、點對點(Peer to Peer)或星型網路，只要搭配外部8位元或32位元微控制器(MCU)，就能快速實現各式各樣的物聯網設計，大幅提升系統廠產品開發效率。
在物聯網多元應用發展持續加溫下，無線通訊正邁向百花齊放的局面，雖然近來藍牙挾新規格，以及100%行動裝置滲透率的優勢，光芒強壓ZigBee，但是藍牙傳輸一向專攻點對點應用，針對大範圍物聯網所需的網狀網路設計才剛起步，因此晶片商遂持續投入資源發展ZigBee，以及其他Sub-GHz無線技術，以便跟上物聯網市場快速演進的腳步。
隨著通訊標準和產品設計需求快速變動，掌管無線訊號收發的射頻前端(RF Front-end)亦面臨技術革新挑戰。特別是成本方面，為加速在智慧城市中擴建物聯網裝置，業界正積極研發成本低至1美元的WSN，引發系統關鍵零組件大幅降價的需求；對此，RF晶片商正醞釀以CMOS製程取代傳統砷化鎵(GaAs)方案，以縮減一半以上晶片成本，實現超低價WSN。
資料來源:新通訊
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