蓝牙低功耗技术开创革命性的应用机会

2011-05-02 12:21:20来源: 微波射频网

    从1990年代出现在消费性电子产品的第一版蓝牙到众所期待的4.0版本,蓝牙技术标准历经多次更新和最佳化,不断让OEM厂和消费者都能藉由最新的技术变更与强化获得最大利益。蓝牙技术正快速达到饱和点,成为可携式装置的终极数据传输方法,而且至今蓝牙技术已搭载于全球约80%的移动电话上。从蓝牙技术发展成全世界最广普及的无线连接技术的历程看来,我们可以清楚看到蓝牙技术长期以来的发展重心就是要为今日市场上绝大多数的移动电话带来无线连接性。

    移动电话在我们的生活中扮演越来越重要的角色。智能电话已能支持非常多重要的功能,从上网、收发email、浏览社群网站,到使用卫星导航,甚至还能让使用者在移动中分享定位信息等。蓝牙技术一步步发挥了移动装置的潜能。

    蓝牙已成功的捍卫它的业界地位,成为获得普遍接受的无线连接性标准,因为它本身就是一项标准;蓝牙技术不同于其它无线连接技术的是,它兼具互通性并且向下兼容于较旧的蓝牙版本,因此能加速最新蓝牙装置的上市时间。

    蓝牙低功耗(Bluetooth low energy)是Bluetooth v4.0的一项关键功能,将再次重新定义蓝牙技术的使用方式。蓝牙低功耗延续“传统”蓝牙技术的精神,包括ad hoc连接性、联机性能高以及互动性高,同时增加了创新的超低功耗运作模式,提供多种新类型的使用案例和应用可能性。

    蓝牙低功耗的关键诉求在于,针对小量信息传输实施最佳化设计,维持最低延迟。相较于传统蓝牙的100 ms,蓝牙低功耗的整体数据传送时间低于6 ms。这个特性使得蓝牙装置能在快速解除连接之前,顺利建立联机和传送数据。与传统蓝牙技术相同之处在于,蓝牙低功耗也是利用快速跳频将来自其它技术的干扰减至最低,因此非常适用于包含多种不同通信协议设备的住家环境,例如Wi-Fi,在一个受限的空间内都使用相同的2.4GHz频谱。再者,自适应跳频(adaptive hopping)技术和暂时并存(temporal coexistence)技术,让蓝牙低功耗技术可以与Wi-Fi射频一起建置在一个功能齐全但小巧的装置内。蓝牙技术已历经10年开发,无出其右的经验让业界现在可以藉此对蓝牙低功耗产生影响,并协助它在广泛的新应用中找到定位。

    并存技术和超低功耗,让蓝牙低功耗成为简单装置最理想的无线技术,从遥控到心律监测器等,这些都是要求不能频繁更换电池的应用。从具备超长电池寿命的基本遥控,到联网电视的高端键盘遥控器等,蓝牙低功耗技术提供了一项有效的解决方案。这预示着,未来移动电话、上网本和平板计算机,都可以执行应用以控制住家的所有影音设备。

    如果蓝牙低功耗就像蓝牙特殊利益团体(Bluetooth SIG)所预测的那样,能够进一步整合到手表、照明、中央空调、心律监测器、微波炉,甚至跑鞋中,那么,以后我们就可以通过一个单一的遥控器,也就是我们的移动电话,来协调所有这些应用。大多数人都随时携带移动电话,所以我们只要拿起移动电话就可以调节灯光和空调。

    蓝牙低功耗技术包括双模和单模二种。双模蓝牙低功耗是和传统蓝牙并存配置。移动电话就是双模装置的明显例子,因为移动电话使用者需要从他们的手机串流音乐到立体声蓝牙耳机。将蓝牙低功耗功能结合到CSR8000这样的连结平台,将能强化移动电话的潜能,让移动电话具备控制功能,也能让它与广大的蓝牙低功耗装置互通有无。而单模组件,例如CSR ?Energy单模蓝牙低功耗产品,体积非常小而且功耗极低,能促成开发超小型且极具成本效益和杰出功率效益的新一代无线消费性电子产品市场。

    由于内建单模蓝牙低功耗技术的架构相对简单,因此厂商能够制造出尺寸相当于钮扣电池般的装置,只是厚度多出几毫米而已。蓝牙低功耗技术让制造商能以低成本设计超小型装置。由于蓝牙低功耗的整体架构能和传统蓝牙共享大部分的技术,因此只需要负担最低限的成本增加,就可以为一颗蓝牙芯片增加蓝牙低功耗技术以建立双模组件。

    根据应用的不同,蓝牙低功耗技术可以达到比传统蓝牙高20到100倍的功率效益,这就表示蓝牙低功耗在新无线应用上的发展潜力无穷。因此,许多搭载蓝牙低功耗技术的应用只需要一颗小型的钮扣电池就可以使用长达十年,这实际上就相当于电池寿命和这个产品的生命周期一样长。电池寿命是我们一直在谈论的话题,将来我们会发现,这个话题变成涵盖产品寿期的“终身电池”。CSR相信,当蓝牙低功耗技术大举进入消费性电子领域的时候,我们现在所用的电池将被淘汰。

    不同于Zigbee等其它相似技术,蓝牙低功耗的优势之一就是现今市场上既有的数十亿蓝牙装置基础。蓝牙低功耗已经逐渐开始被加入到既有的蓝牙芯片上,对设计厂商而言,增加的成本微不足道,又无需重新设计。这和其它技术相比,显然是一项重大的优势。

    很重要的一点是,OEM厂商对于结合蓝牙技术的产品设计已非常熟悉,所以蓝牙低功耗单模芯片具备庞大的潜能。我们已看到许多蓝牙的创新应用,而蓝牙低功耗更将为此带来显著的强化。那么,既然蓝牙低功耗技术具有改变游戏规则的潜能,它究竟将开启什么样的新应用?

    在汽车应用领域,蓝牙低功耗技术可以用于与安全相关的应用,例如,将它包含在遥控钥匙或其它非接触式的门禁装置,用以辨识驾驶人、开车门、解除保全系统,甚至发动车子等。当然,遥控钥匙系统早已存在,但是它们无法和蓝牙低功耗技术的能源效率相比,而且也欠缺与其它装置,例如多媒体系统的连接能力。因为蓝牙低功耗有超低的功率消耗,遥控钥匙和手机制造商可以将蓝牙低功耗设定成常开启状态,以实现各种汽车使用案例。

    另外,汽车制造商也可以将压力传感器整合到轮胎,以支持汽车诊断应用。采用蓝牙低功耗技术的胎压传感器可以挂载于轮胎或车轮内,电池寿命当然会超过轮胎寿命而能涵盖整个汽车寿期,通过无线通信让驾驶员知道何时该更换轮胎。这类应用使得消费者能以最方便、最安全的方式掌握关键的车况。

    在人类的健康保健方面,蓝牙低功耗技术提供另一个让OEM有机会重新思考的使用案例,为消费者开启了新的应用范畴。蓝牙低功耗可以说是介于小型传感器和移动装置之间一个“遗失的链路”,它延伸了个人局域网络(PAN)以涵盖蓝牙装置。数据可以通过移动电话这样的联网装置传送到因特网。许多应用可以连结到移动电话,由于蓝牙是一个互通标准,因此信息可提供给具备蓝牙功能的任何一种移动装置共享。

    这类应用的例子之一,就是将量测体重的单模传感器数据传送到一个移动电话上。然后,使用者可以通过一系列应用,将体重计连接到因特网上提供的健身、体重管理,甚至慢性病监控服务,上传数据到GoogleHealth或者国家健康照护系统(NHS)病历。事实上,可行的健康保健应用不尽其数。目前,OEM已开始着手有关计步器、心律监测器、单车秒表、以及其它更多采用蓝牙低功耗技术的应用开发。这个市场预期将有显著增长,IMS分析师预测,到2014年,每年单是运动和健身方面,无线人体传感器的采购量就会超过1.5亿只。

    蓝牙低功耗技术可以置入心律监测器、跑鞋、体重计和手表中,也能和移动电话或笔记本电脑进行数据同步或上传。它可以让我们的电话变成遥控器,操控支持蓝牙低功耗技术的电视机或中央空调,也适用于许多其它的应用情境。

    那么,蓝牙低功耗技术对于未来的消费性电子具有什么影响呢?蓝牙低功耗技术不仅将增加既有蓝牙技术的应用案例,而且也将在其它产业开启新的可能性。将蓝牙低功耗技术部署到工业控制应用,例如智能电表,将可以利用无线和远程采集住家或公司资料,从而大幅节省成本。也许,这些可能性的唯一限制就只剩下OEM、制造商和消费者的想象力了!

    当电池寿命不再成为限制的因素,制造商就可可设计采用预先整合电池的装置,让使用者在产品的生命周期内都不需要更换电池。从追踪慢跑者的表现和关键统计数据的跑鞋,到追踪暴风雨趋向的气象学者,蓝牙低功耗技术的发展前景无可限量。

    现在的问题不再是我们的装置“能不能”连接,而是我们“希望它们如何相互对话”。蓝牙低功耗技术舒缓了电池寿命与成本所形成的许多设计限制,而未来的消费者将能够选择甚至更广范畴的经济、耐用且创新的无线产品,沉浸在一个由蓝牙低功耗技术所串起的加速互连世界中。

关键字:蓝牙  低功耗技术

编辑:什么鱼 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/wltx/2011/0502/article_5617.html
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