從1990年代出現在消費性電子產品的第一版藍牙到眾所期待的4.0,藍牙標準歷經多次更新和最佳化,不斷讓OEM廠和消費者都能藉由最新的技術變更與強化獲得最大利益。藍牙正快速達到飽和點,成為可攜式裝置的終極資料傳輸方法,而且至今藍牙已搭載於全球約80%的行動手機上。從藍牙發展成全世界最廣大普及的無線連接技術的歷程看來,我們可以清楚看到藍牙長期以來的發展重心就是要為今日市場上絕大多數的行動電話帶來無線連接性。
行動電話在我們的生活中扮演越來越重要的角色。智慧型電話已能支援非常多重要的功能,從上網、收發email、瀏覽社群網站,到使用衛星導航,甚至還能讓使用者在行動中分享定位資訊等。藍牙一步步發揮了行動裝置的潛能。
藍牙已成功的捍衛它的業界地位,成為獲得普遍接受的無線連接性標準,因為它本身就是一項標⋯⋯準;藍牙不同於其他無線連接技術的是,它兼具互通性並且向下相容於較舊的藍牙版本,因此能加速最新藍牙裝置的上市時程。
藍牙低功耗(Bluetooth low energy)是Bluetooth v4.0的一項關鍵功能,將再次重新定義藍牙技術的使用方式。藍牙低功耗延續「傳統」藍牙的精神,包括隨意(ad hoc)連接性、連線強韌度高以及互動性高,同時增加了創新的超低功耗作業模式,提供多種新類型的使用例和應用可能性。
藍牙低功耗的關鍵訴求在於針對小量資訊傳輸實施最佳化設計,維持最低延遲。相較於傳統藍牙的100ms,藍牙低功耗的整體資料傳送時間低於6ms。這個特性讓藍牙裝置能在快速解除連接之前,順利建立連線和傳送資料。和傳統藍牙相同之處在於藍牙低功耗也是利用快速跳頻(frequency hopping)將來自其他技術的干擾減至最低,因此非常適用於包含多種不同通訊協定設備的住家環境,例如Wi-Fi,在一個受限的空間內都使用相同的2.4GHz頻譜。再者,調適跳頻(adaptive hopping)和暫時並存(temporal coexistence)技術讓藍牙低功耗可以與Wi-Fi射頻一起建置在一個功能齊全但小巧的裝置內。藍牙已歷經10年開發,無出其右的經驗讓業界現在可以藉此對藍牙低功耗產生影響並協助它在廣泛的新應用中找到定位。
並存技術和超低功耗,讓藍牙低功耗成為簡單裝置最理想的無線技術,從遙控到心律監測器等,這些都是不適合因為耗電量而需要每天更換電池的應用。從具備超長電池壽命的基本遙控,到連網電視的進階鍵盤遙控器等,藍牙低功耗提供了一項有效的解決方案。這表示未來,行動電話、netbook和平板電腦,都可以執行應用以控制住家的所有電視機和影音設備。
如果藍牙低功耗就像藍牙特殊利益團體(Bluetooth SIG)所預測的,進一步整合到手錶、照明、中央空調、心律監測器、微波爐,甚至跑鞋,以後我們就可以透過一個單一的遙控器,也就是我們的行動電話,協調這些所有的應用。大多數的人都隨時帶著行動電話,所以我們只要拿起行動電話就可以調整燈光和空調。
藍牙低功耗包括雙模和單模二種。雙模藍牙低功耗是和傳統藍牙並存建置。行動電話就是雙模裝置的明顯例子,因為行動電話使用者需要從他們的手機串流音樂到立體音響藍牙耳機。將藍牙低功耗功能結合到CSR8000這樣的連結平台,將能強化行動電話的潛能,讓行動電話具備控制功能,也能讓它與廣大的藍牙低功耗裝置互通有無。而單模元件,像是CSR ?嫍nergy單模藍牙低功耗產品,就非常的小而且功耗極低,能促成開發超小型,極具成本效益和傑出功率效益的新無線消費性電子產品市場。
由於內建單模藍牙低功耗技術的架構相對簡單,因此廠商能夠製造出尺寸相當於為其供應電源之鈕扣電池般的裝置,只是厚度多出幾公厘而已。藍牙低功耗讓製造商能以低成本設計超小型裝置。由於藍牙低功耗的整體架構能和傳統藍牙分享大部分的技術,因此只需要負擔最低限的成本增加,就可以為一顆藍牙晶片增加藍牙低功耗技術以建立雙模元件。
根據應用的不同,藍牙低功耗可以達到比傳統藍牙高20到100倍的功率效益,這就表示藍牙低功耗在新無線應用上的發展潛力無窮。因此,許多搭載藍牙低功耗的應用只需要一顆小型的鈕扣電池就可以使用長達十年,實際上也就是電池壽命和這個產品的生命周期一樣長。電池壽命(battery-life)是我們一直在談論的話題,將來我們會發現這個話題變成涵蓋產品壽期的終身電池(batteries for life),CSR相信當藍牙低功耗大舉進入消費性電子領域的時候,我們現在所用的電池也將被淘汰。
不同於Zigbee這種其他相似技術,藍牙低功耗的優勢之一就是現今市場上既有的數十億藍牙裝置基礎。藍牙低功耗已經逐漸開始被加入到既有的藍牙晶片上,對設計廠商而言,增加的成本微不足道,又無需重新設計。這和其他技術相比之下,顯然是一項重大的優勢。
很重要的一點是,OEM廠商對於結合藍牙技術的產品設計已非常熟悉,所以藍牙低功耗單模晶片1具備龐大的潛能。我們已看到許多藍牙的創新應用,而藍牙低功耗更將為此帶來顯著的強化。那麼,既然藍牙低功耗具有改變遊戲規則的潛能,它究竟將開啟什麼樣的新應用?
在汽車應用領域方面,藍牙低功耗可以搭載於安全相關應用,例如將它包含在遙控鑰匙或其他非接觸式的門禁裝置,用以辨識駕駛人、開車門、解除保全系統,甚至發動車子等。當然,遙控鑰匙系統早已存在,但是它們無法和藍牙低功耗的能源效率相比,而且也欠缺與其他裝置例如多媒體系統的連接能力。因為藍牙低功耗有超低的功率消耗,遙控鑰匙和手機製造商可以將藍牙低功耗設定成常時開啟(always on),以實現各種汽車使用例。
再來,製造商也可以將壓力感應器整合到輪胎,以支援汽車診斷應用。採用藍牙低功耗的胎壓感應器可以掛載於輪胎或車輪內,電池壽命當然會超過輪胎壽命而能涵蓋整個汽車壽期,透過無線通訊讓駕駛知道何時該更換輪胎。這類應用讓消費者能以最方便,最安全的方式,掌握關鍵的車況。
在人類的健康福祉方面,藍牙低功耗提供另一個讓OEM有機會重新思考使用例,為消費者開啟新應用範疇的領域。藍牙低功耗可以說是介於小型感應器和行動裝置之間一個「遺失的鏈路」,它延伸個人區域網路(Personal Area Network; PAN)以涵蓋藍牙裝置。資料可以透過行動電話這樣的連網裝置傳送到Internet。許多應用可以連結到行動電話,而由於藍牙是一個互通標準,因此資訊可提供給具備藍牙能力的每一種行動裝置共享。
這類應用的例子之一,就是將量測體重的單模感應器資料傳送到一個行動電話上。然後,使用者可以透過一系列應用,將體重計連結到Internet上提供的健身、體重管理,甚至慢性病監控服務,上傳資料到GoogleHealth或者國家健康照護系統(NHS)病歷。事實上,可行的健康保健應用不盡其數。OEM廠商已開始著手有關計步器、心律監測器、單車碼錶、以及其他更多採用藍牙低功耗技術的應用開發。這個市場區隔預期將有顯著成長,IMS分析師預測到2014年,每年單是運動和健身方面,無線人體感應器的採購量就會超過1.5億。
藍牙低功耗可以置入心律監測器、跑鞋、體重計和手錶,也能和行動電話或筆記型電腦進行資料同步或上傳。它可以讓我們的電話變成遙控器,操控支援藍牙低功耗技術的電視機或中央空調,也適用於許多其他的應用情境。
那麼,藍牙低功耗對於未來的消費性電子具有什麼影響呢?藍牙低功耗不僅將增加既有藍牙的使用例,而且也將在其他產業開啟新的可能性。將藍牙低功耗部署到工業控制應用,像是智慧型電錶,將可以利用無線和遠端收集住家或公司資料,大幅節省成本。也許,這些可能性的唯一限制大概就只剩下OEM、製造商和消費者的想像力了吧!
當電池壽命不再成為限制的因素,製造商即可設計採用預先整合電池的裝置,讓使用者在產品的生命周期內都不需要更換電池。從追蹤慢跑者的表現和關鍵統計數據的一雙跑鞋,到追蹤暴風雨的氣象學者,這個技術的發展前景無可限量。
現在的問題不再是我們的裝置「能不能」連接,而是我們「希望它們如何相互對話」。藍牙低功耗舒緩了電池壽命與成本所形成的許多設計限制,而未來的消費者將能夠選擇甚至更廣大範疇的經濟型、耐用且創新的無線產品,沉浸在一個由藍牙低功耗技術所串起的加速互連世界。
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