Bluetooth 4.0無線技術加持 有助於微型產品降低資料傳輸功耗表現 智慧應用 影音
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Bluetooth 4.0無線技術加持 有助於微型產品降低資料傳輸功耗表現

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MOTOACTV多功能運動手錶,是Motorola推出以Android為基礎的小型嵌入式系統手錶,該款產品內建Bluetooth
MOTOACTV多功能運動手錶,是Motorola推出以Android為基礎的小型嵌入式系統手錶,該款產品內建Bluetooth

以往在功耗控制改善表現有限的藍牙(Bluetooth)技術,在Bluetooth 4.0技術規範進一步確定後,具體呈現低功耗藍牙(Bluetooth LE)之功能特性,尤其在3.0+高速傳輸(HS)規格加持下,Bluetooth可兼具滿足大多數應用的高速傳輸表現,同時又能在功耗控制上有節能優勢,亦可加速行動聯網產品、醫療電子、車載電子的應用滲透率...

Bluetooth目前已經可以說是行動裝置的必備無線傳輸技術,由於在Bluetooth技術開發時,即已降低無線傳輸功耗為技術開發目標,定位以低速傳輸、連結應用為主,因此相關導入商品的技術應用也不脫無線鍵盤、耳機、滑鼠等低速裝置連接設計為主,但實際上目前最普及的Bluetooth 2.0在功耗控制表現仍差強人意,加上傳輸效能受限,亦使Bluetooth的傳輸介面的實用性受到市場考驗。

Bluetooth 4.0的極低功耗表現,可令此無線技術能與電子錶進行功能整合,圖為卡西歐G-Shock GB-6900手錶。卡西歐

Bluetooth 4.0的極低功耗表現,可令此無線技術能與電子錶進行功能整合,圖為卡西歐G-Shock GB-6900手錶。卡西歐

不同的藍牙設備,在Bluetooth 4.0規範採取不同的標示進行區隔,圖為Cirago推出的藍牙Adapter。Cirago

不同的藍牙設備,在Bluetooth 4.0規範採取不同的標示進行區隔,圖為Cirago推出的藍牙Adapter。Cirago

藍牙4.0無線技術,除強化既有的低功耗表現優勢,也加入了高效傳輸技術支援,應用範疇衝擊現有的Wi-Fi應用市場。Bluetooth SIG

藍牙4.0無線技術,除強化既有的低功耗表現優勢,也加入了高效傳輸技術支援,應用範疇衝擊現有的Wi-Fi應用市場。Bluetooth SIG

改善傳輸效能  Bluetooth 4.0技術掀起新風潮

為了使Bluetooth技術更能迎合目前電子產品開發趨勢與需求,藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)提出Bluetooth4.0規範,大幅改善Bluetooth
2.1+EDR及3.0+高速傳輸(HS)的技術規格,尤其是因應當裝置透過Bluetooth進行高速傳輸應用導致的設備耗電量過於驚人的問題,在新版規範中Bluetooth可依據不同使用裝置切換不同工作情境,例如,在使用如Bluetooth耳機、Bluetooth GPS記錄器時,就會自動切換低耗電運行情境模式,當用戶透過Bluetooth進行高解析度照片、文件傳送時,Bluetooth則改採高速模式運作。

新版Bluetooth 4.0另可支援允許內建微電池運行的微型硬體設計整合,新版規範的設計方向已超越Bluetooth應用2.1、3.0版的侷限,較新的產品如Apple iPhone 4S、New iPad已導入Bluetooth 4.0技術,而Microsoft也將於下一代視窗作業系統Windows 8加入Bluetooth底層技術原生驅動支援。

Bluetooth 4.0依用途不同 對應標示不同

據Bluetooth SIG的規劃,全新的Bluetooth 4.0技術規範會區隔Smart Ready、Bluetooth Smart商標,來因應不同Bluetooth 4.0技術版本,藉此進行Bluetooth 4.0應用市場擴展!新的區隔方式亦可令硬體開發商可依產品需求導入對應短距離無線傳輸技術。

除效能上的改進外,Bluetooth 4.0規範其實仍有許多版本差異,並非低功耗藍牙傳輸技術(BLE)就等於Bluetooth 4.0。以Bluetooth Smart Ready為例,此技術Logo為鎖定包括中、小尺寸手機、平板裝置(Tablet Device)與個人電腦、電視機等多種螢幕尺寸應用,具較高的傳輸效能;Bluetooth Smart適用在數據傳輸量低、對功耗要求更高的裝置應用。

而Smart Ready亦同時可用在任何雙模Bluetooth 4.0技術的電子產品上,Smart可應用於採行鈕扣型電池供電運行的極低供耗資料擷取器、感應器,進行傳輸固定資訊同時又不須傳輸語音資料的終端裝置,同時Smart Ready技術相容性最高,可和Smart、標準Bluetooth裝置回溯相容。

Apple、Microsoft帶頭支援 Bluetooth 4.0聲勢看漲

在晶片廠商方面,由於Apple新款產品相繼將Bluetooth 4.0技術列為首選支援之短距離無線傳輸技術,加上微軟作業系統的原生支援,為Bluetooth 4.0的市場滲透推力有挹注成效,尤其是MediaTek、Cambridge Silicon Radio Limited與Texas Instruments均已推出對應晶片解決方案,可因應Bluetooth 4.0技術規格支援的3D眼鏡、Android手錶型行動裝置與平板電腦等周邊設備。

不只是IT的相關應用,Bluetooth 4.0技術的超低功耗表現、高速傳輸效能,也讓Bluetooth 4.0技術的應用範疇可以擴及更多無線應用需求,甚至部分搶了Wi-Fi無線技術的應用市場!例如,新的應用方向將朝家電控制系統、醫療照護系統、車載資/通訊/娛樂設備、安全監控...等產品應用領域,在整合了Bluetooth 4.0技術後,即可在現有的應用獲得更好的功耗改善效用,尤其是在醫療、車用電子這類利基型市場產品,更能發揮整合Bluetooth 4.0技術的產品效能改善綜效。

由於低功耗Bluetooth技術已突破高耗電量限制,相較市場現有的其他短距離無線通訊技術而言,Bluetooth 4.0擁有先前Bluetooth技術導入的穩固基礎,現有產品設計升級4.0技術的轉型的升級難度與延續設計經驗方面,具有開發上的優勢,另一方面,目前數位醫療照護的需求減增,在技術方案方面需要低功耗無線傳輸技術來實踐設計方案,而Bluetooth 4.0技術正可整合血壓、血糖管理監測儀等設備無線連接、傳輸需求,不只可提高醫療儀表的應用便利性,也能達到即時監控、追蹤的應用需求。

Bluetooth與Wi-Fi無線技術重疊性高 整合設計擷取雙方技術優勢

而隨著Bluetooth與Wi-Fi技術持續演進,以低功耗設計目標出發的Bluetooth持續改善傳輸效能極限,而自高傳輸效能出發的Wi-Fi亦針對運行功耗進行技術改善,當Bluetooth與Wi-Fi兩種無線傳輸技術的規格特性、應用領域逐漸出現重疊,兩方技術的角力將越演越烈。

尤其是Wi-Fi Direct技術大幅度與Bluetooth應用領域重疊,首度引起Wi-Fi與Bluetooth技術的正面衝突,兩大技術陣營均朝著整合60GHz頻段的無線技術進行功能架構,兩種無線傳輸技術屆時還會出現更劇烈的競合關係。而在Wi-Fi Direct功能令消費性電子產品可進行Peer-to-peer形式進行資料分享、周邊連結,已成為替代Bluetooth近距離傳輸速度受限的替代方案,而Wi-Fi Direct技術若成功搶佔市場,也將直接壓縮到Bluetooth 3.0無線技術方案的應用市場,是Bluetooth技術長期發展的重大威脅。

另一方面,在Microsoft的Windows 8宣示將直接於系統內建原生Bluetooth 4.0驅動支援,此舉也為Bluetooth 4.0技術搶佔IT應用領域打了一劑強心針,尤其在無線滑鼠、無線鍵盤、行動多媒體喇叭,甚至是目前最熱門的主動式3D眼鏡應用,都將因為Bluetooth 4.0技術整合而令產品表現效用提升,甚至是USB周邊裝置都可以透過Bluetooth 4.0的高效能傳輸技術而受惠。

以目前的發展趨勢看來,Bluetooth與Wi-Fi技術彼此存在競爭態勢,不同的無線技術受限於開發時的技術目標不同,在不同的應用情境下又無法完全只用一種技術進行短距離無線傳輸應用,為協助設備製造商加速產品開發速度、拓展市場商機,也有晶片業者開發短距離無線技術的Combo晶片,即整合Bluetooth與Wi-Fi技術簡化設計方案,同時壓低產品設計難度與成本。

在晶片商的角度,新版Bluetooth短距離無線技術問市,透過新的晶片整合可令產品能在短距離、低功耗應用方面讓終端產品的效能表現更佳,但技術導入的初期,即便因為Bluetooth無線通訊技術已有多年產品整合經驗,但卻仍須面對新規範的商品認證、線路設計等技術經驗累積,尤其在新的資訊產品持續要求體積的趨勢下,面對多元無線通訊技術的整合方向是無法避免的挑戰,而運用現有離散式的設計方案去構組需要的無線技術項目,勢必會遭遇載板面機、機構空間等限制問題。

例如,Broadcom即結合Wi-Fi Direct、Bluetooth 4.0短距離無線傳輸技術,推出BCM43142 InConcert Combo晶片,此晶片同時可因應Windows視窗作業系統與對應Android嵌入式系統應用,可作為PC、Notebook、Sub-Notebook的短距離無線傳輸應用方案。觀察這款Combo產品會發現,BCM43142單晶片是採40nm製程Wi-Fi整合Bluetooth 4.0技術方案的單晶片,以BCM43142方案來說,可降低40%各自獨立晶片解決方案的耗電量,加上晶片整合度高,元件佔位面積大幅將機,同時也可以節省物料清單成本(BOM cost)。

4.0短距離無線通訊技術。(Motorola)

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