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博客

牢占手机根据地,低功耗特性让蓝牙 4.0进入物联网等应用新领域

热度 1已有 1448 次阅读2012-9-28 12:02 |个人分类:低功耗蓝牙文档| 关键词: 低功耗蓝牙, 物联网, 智能手机, 医疗保健

         蓝牙 4.0的推出使蓝牙技术凭借低功耗特性进入物联网和医疗保健等应用,而且因在手机中的高占有率,使其在那些以手机为核心的物联网应用中或将更具优势。

    蓝牙技术联盟于 201077日宣布正式采用以低耗能技术为特色优势的蓝牙核心规格 4.0版本,蓝牙4.0融合了之前所有的蓝牙规格,囊括了传统蓝牙、高速蓝牙和低功耗蓝牙三种技术。蓝牙技术联盟大中华区技术市场经理吕荣良把这三种技术称为蓝牙 4.0版本的三个好朋友。的确,有了这三个好朋友,蓝牙除了可以固守处于优势地位的 PAN市场 (目前蓝牙在手机领域的渗透率超过 90%),还可以凭借高速蓝牙进入 WiFi技术擅长的 LNA领域,以及通过低功耗蓝牙进入物联网等 ZigBee技术已涉及的领域。

    在蓝牙 4.0的三个好朋友中,传统蓝牙已经存在多年,高速蓝牙在2009年公布的蓝牙3.0版本中已有体现,低功耗蓝牙则是4.0版本的重大突破。据美国博通公司副总裁兼无线PAN事业部总经理Craig Ochikubo介绍,低功耗蓝牙不同于标准和高速蓝牙,它改变了调制模式,以获得非常低的峰值、平均和待机功耗,而且增加了传输距离,从传统蓝牙设备30英尺提高到 200英尺。对于单模低功耗蓝牙 4.0设备,使用标准纽扣电池可工作数年。谈到具体功耗,吕荣良表示:蓝牙 4.0低功耗标准的功耗仅为普通蓝牙功耗的十分之一,并且芯片为满足蓝牙 4.0标准而需增加的硬件成本几乎可以忽略。

    Ochikubo则表示,新的蓝牙 4.0标准将造就许多新的使用模式和应用,而这些应用是传统蓝牙和高速蓝牙技术不适宜的。

物联网、医疗保健是低功耗蓝牙两大潜力应用

    蓝牙 4.0版本的低功耗特性让业界很多人看到了新的市场机会。无线产业分析公司 WTRS20107月初发布的一份报告中称,蓝牙 4.0版本的最显著特点在于蓝牙低功耗技术拥有巨大的市场潜力。市场调研机构 Gartner资深无线技术分析师 Nick Jones也表示:蓝牙 4.0版本近日被Gartner评为‘ 2010~2011年十大移动技术之一,获选原因就在于其为蓝牙技术及消费电子行业创造了市场新契机。 
    那么这些市场新契机和市场潜力指的是什么?目前来看,比较明确的应用领域主要是低功耗传感即物联网应用和医疗保健应用。

    物联网的英文称呼是“ The Internet of things,简单将其理解为将物品连接到互联网虽然不够全面准确但也反映了物联网的一种存在形态。随着移动互联网时代的到来,手机将成为最重要的移动互联网设备。而据吕荣良介绍,目前超过 90%的手机都具备了蓝牙功能,因此将蓝牙手机作为帮助物品接入互联网的终端设备就顺理成章了。这时需要被连接的物品相应也应具备蓝牙通信功能,而且由于需要长时间通信,低功耗特性非常关键,这是低功耗蓝牙为什么会被用于物联网应用的内在动因之一。 CSR中国区总经理吴松如博士表示:蓝牙低功耗支持一些简单的低功耗设备与手机或者 PC连接,有利于最简单的设备从互联网连接 (物联网 )中受益。” Ochikubo也持相近的观点,他指出:蓝牙 4.0可以用于许多新型、低功耗传感器类型设备,但这些低功耗单模器件将依然需要和双模 (低功耗蓝牙和传统蓝牙双模 )的蓝牙主机设备 (手机和 PC)连接。新的蓝牙 4.0标准将造就许多新的使用模式和应用,而这些应用是传统蓝牙和高速蓝牙技术不适宜的。

    医疗保健是低功耗蓝牙另外一个明确的应用领域。 Ochikubo认为,低功耗蓝牙可以被用于需要低功耗传感和远程控制的医疗保健、减肥、自动化操作和消费电子市场,具体的产品可能包括心率监视仪、血糖仪、体重控制仪和简单的遥控器等。蓝牙已经被用于医疗和保健设备中,业界预期 2010年底低功耗蓝牙将开始被用于这些应用。他说道。而据吴松如博士透露,拥有超过 200名会员的康体佳健康联盟 (Continua Health Alliance)已经选择了蓝牙低功耗作为医疗产品开发标准的基础,一些医疗产品已采用了顶级的蓝牙。我们希望蓝牙 4.0也能够为那些需要延长电池寿命或纽扣电池操作的医疗设备提供连接。吴松如补充道。

    某些医疗应用会对提高移动通信运营商的 ARPU值带来帮助,而提高 ARPU值被认为是蓝牙4.0带给业者的惊喜之一。以心脏病患者的监控应用为例,在该应用中可采用具备低功耗蓝牙功能的传感器将心脏病患者的心跳信息通过蓝牙手机传给医院的监控中心和病人家属的手机,使医生和病人家属及时了解病人的身体状况,而在这一过程中产生的数据流量或者服务费用将有助于提高ARPU值。

    除了以上提到的这些应用,吴松如还提供了另外两个有意思的应用,那就是室内定位和近距离标签。对于室内定位应用,他表示: CSR一直坚持使用整合现有技术进行室内定位。显然,室内定位是一个巨大的挑战,因此我们很期待其他无线技术提供帮助,可以在楼宇周围或者蓝牙低功耗芯片附近使用传感器进行定位和追踪。至于近距离标签人们更多会想到 RFID,但随着低功耗蓝牙的出现,蓝牙技术也有可能成为 RFID的替代方案。吴松如进一步介绍道:蓝牙低功耗能够用来寻找丢失的设备,例如当用户和钥匙之间的距离超过几米时会发出警报,或者当乘客下出租车时,电话会发出声音通知乘客有东西落在车上。

    博通和 CSR作为蓝牙领域排名前两位的供应商,在业内第一批支持蓝牙 4.0标准。博通在 2010714日蓝牙4.0标准颁布后仅一周就宣布其产品和软硬件开始支持蓝牙 4.0Ochikubo介绍:博通已经宣布包括 BCM2049在内的许多芯片都获得了蓝牙4.0的认证,开始支持蓝牙 4.0规范。下一步,博通的绝大多数产品都将支持蓝牙 4.0标准,而且我们认为不仅硬件要获得认证,软件也要获得认证,这样才能确保客户的产品能够支持蓝牙4.0标准。” CSR则在 20107月底推出了第一款单模单芯片蓝牙低功耗平台 μEnergy。他表示:目前, CSR的芯片和软件都已获得了蓝牙4.0单模和双模认证。

蓝牙、WiFiZigBee,融合还是吞并?

    蓝牙 4.0使蓝牙设备既具备高速传输的能力,也具有低功耗特性。高速传输曾经是 WiFi相对于蓝牙的优势,但在蓝牙 3.0HS推出后,蓝牙也拥有了高速传输的能力。
蓝牙 4.0导入了 802.11a/b/g,今年年底将导入802.11n。吕荣良介绍道:在 IEEE的理解中, WiFi802.11标准而蓝牙是 802.15标准,两种技术的传输距离和封包模式以及发现设备的机制都是不一样的,但我们可以把基于 802.11标准的封包转为蓝牙可用的封包。
    蓝牙 3.0通过采用 AMP(Generic Alternate MAC/PHY)交替射频技术使蓝牙射频和导入的 802.11射频协同工作、和睦相处。 AMP允许蓝牙协议栈针对任何一个任务动态选择正确的射频。具体来说,蓝牙射频用来完成两台设备之间的配对,而高速数据传输则通过 802.11射频来实现,如果两台设备中有一台没有 WiFi功能,则信号传输速度会降到蓝牙 2.0的速度。这样既利用了 802.11在传输数据方面的优势,又利用了蓝牙设备联机的省电优势。设备之间的连接不会因为传输结束而中断,也不会因为使用 802.11进行连接而造成大量耗电。

    这样做表面上看起来是蓝牙在侵蚀 WiFi的地盘,但仔细分析却并不是这样。因为终端设备要实现高速蓝牙传输必须要 WiFi功能的配合。要么采用蓝牙芯片+ WiFi芯片的双芯片解决方案,这种解决方案中并不能因为采用了高速蓝牙芯片就省掉 WiFi芯片;要么采用单芯片蓝牙 +WiFi解决方案,这样的芯片既不是单纯的蓝牙也不是单纯的 WiFi芯片,此时两个技术之间融合的意思显然要大于竞争。

    也有人认为WiFi Direct可能挤占蓝牙的生存空间,不过 WiFi Direct由于功耗较大,其实并不适合做蓝牙擅长的设备的外围连接。 Ochikubo在谈到蓝牙和 WiFi Direct二者关系时表示,不同的技术是互补的,每一种技术都有自己的优劣和针对的目标应用,对于特定的应用,某些技术可能只是可用,而某些技术则是最优的 ,考虑的出发点不同,结果也有可能不同。吴松如也表示:很难将 WiFi Direct与蓝牙进行比较,因为它们提供的内容是不同的。蓝牙 4.0对于需要小规模数据传输的设备非常完美,而 WiFi Direct需要更多的电量,但能提供更快的传输速度。它们针对的应用不同,所以我们不能把它们看作是矛盾的对立体。笔者也认为,因为蓝牙已经成为手机的标配,如果要实现高速蓝牙功能,则需要 WiFi功能的配合,这甚至有可能对 WiFi功能在手机中的普及有好处。

    至于蓝牙 4.0ZigBee的关系,虽然从技术上应用有交叉,但具体来看一个长期主要耕耘消费类应用,一个专攻工业市场,有点井水不犯河水的意思。 ZigBee采用无线网状网络,不适用于个人大众消费应用,这方面蓝牙更胜一筹。但由于蓝牙 4.0刚刚颁布,很多工程师对其在工业领域的应用也缺乏认识,相反 ZigBee在工业领域已经应用多年,蓝牙要进入前者的固有地盘也非一日之功。不过吴松如认为: ZigBee对蓝牙造成的威胁很小,蓝牙低功耗却完全可以应用到 ZigBee的目标应用中。蓝牙低功耗更加通用,功耗更低,用户可选择更多的芯片和协议栈厂商。

蓝牙在手机中的普及为其在物联网应用中对ZigBee的阻截筑起了屏障,因为目前市场上大部分手机和其他便携设备都有蓝牙,但没有 ZigBee,而且一项技术要进入手机并不容易。吴松如认为:无论对于制造商还是对用户来讲,将 ZigBee集成到移动电话中都不可行,性价比也不高。因此至少在围绕手机进行的物联网应用上,ZigBee对蓝牙4.0构不成威胁。

此外,专有技术并不像蓝牙低功耗那样拥有一个开放的标准。蓝牙低功耗采用了所有成熟的技术,并将其集成到蓝牙中,如自适应跳频技术意味着即使到一个与过去的干扰源不同的地方,设备仍然可以工作。蓝牙低功耗出货量更大,因为它的目标市场是大范围的应用,这种规模经济支持基于低成本的平台生产高价值的产品。

另外,由于蓝牙低功耗设计把互操作性放在首要的位置考虑,并且非常重视低功耗性能,因此可以通过蓝牙 4.0功能与外界轻松地沟通,而不必使用单独的芯片和高耗电量的接口开销。这无疑使蓝牙低功耗在某些应用中更加实用、更加灵活,并且能够降低在建终端产品的总体成本,吴松如认为这些是蓝牙不同于 ZigBee等技术的最大区别。另外随着蓝牙 4.0的出现,一个蓝牙 4.0设备不仅能支持低功耗蓝牙,还可同时支持单声道或者立体声音频、鼠标键盘和遥控以及其他更多功能。 Ochikubo表示:终端制造商显然希望简化他们的设计,最好用单一器件实现所有这些功能以降低成本,这点低功耗蓝牙可以做到;而 ZigBee更加集中在某个单一应用,而不是实现更广泛的网络连接。


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回复 szrfstar11 2012-12-15 22:06
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