藍牙挾極低功耗優勢搶攻穿戴科技應用

採行Bluetooth 4.0低功耗無線通訊架構，可以讓無線傳輸功耗大幅降低，使終端產品僅需極低電能就能驅動。Bluegiga

穿戴式科技產品，最基本的產品設計要求就是輕、薄、短、小，但為了迎合此產品設計目的，代表著成品設計可用的電池容量相當有限，若要讓產品達到便於配戴、攜帶優勢，產品體積勢必需要進一步縮小，但供電設計也因此與實際產品需求產生設計衝突...

對於穿戴式電子產品來說，為了讓「穿戴」時使用者的不適感大幅降低，達到可以長時間配戴、使用之目的，通常必須使用更小的電路載板、更迷你的產品構型設計進行開發，但如此一來穿戴式運算產品設計所能使用的電池容量就不可能太大，但穿戴式產品所要求的電池效能又必須能維持至少一週或是更久的連續使用狀態，這對於終端產品設計形成極嚴苛的設計挑戰。

節能技術為穿戴式運算產品關鍵

而針對穿戴式電子的產品規劃設計，在低功耗的設計方向方面，目前已有相當多電子材料與技術可以滿足穿戴式產品設計需求，例如，在電路設計的軟板材料，已可將線路的電能損耗將至極低狀態，甚至透過SoC化的晶片設計將原本需要利用軟板或是線路布局的設計形式，改用晶片內連結circuit interconnection架構處理電路需求，這也能有效降低電路可能產生的電能耗損。

至於SoC化可將多晶片離散元件設計，透過IC封裝技術將多晶片整合成單晶片結構，不僅晶片間的傳輸距離變短，共用驅動電路的設計方案也可有效改善整體電路的功耗表現！而重新觀察穿戴式運算產品可能產生的功耗問題來源，除了晶片、電路與離散元件外，多數開發產品可能會朝顯示元件進行功耗改善。目前顯示元件其實也在節能設計有長足的進步！像是使用點陣式LCD顯示模組(Dot-matrix Lcd Module)，或是採行單色OLED顯示模組，都可以達到極低功耗的顯示呈現需求。

微型顯示器已具基本節能設計要求

甚至對於穿戴式運算產品，本身在顯示設計方案中，原本就不需要大型屏幕的設計搭配，像是穿戴式電腦在顯示設計已改用微型顯示器取代，或是利用OLED微型顯示器取代傳統3C產品的大型顯示器，這類微型或超微型顯示器尺寸僅12mm x 9mm以下，具800 x 600Pixel解析度甚至1080p水準的畫面解析度，透過整合在眼鏡型的顯示設計機構中，可以重現模擬約100吋以上的虛擬視覺體驗，而對於這類資訊顯示設計方案其耗用電能因為屏幕相對較小，驅動屏幕需要的電能也自然不用太高。

而穿戴式運算設備，除了顯示技術、晶片技術外，另一個關鍵設計在於如何讓穿戴設備接取網路？以Google的Glass智慧眼鏡為例，基本上是利用Wi-Fi或Bluetooth無線通訊數據接取網際網路連接資源，對於穿戴式的運算設備而言，Glass搭載的Wi-Fi技術僅IEEE802.11b/g，在實際運行功耗仍相對較高，而較合宜的方式反而是透過Bluetooth接取行動電話的數據網路，擴增Glass的網路接取加值應用。

Google Glass的無線傳輸應用以節能為主

從Google Glass智慧眼鏡的穿戴式運算設備觀察，會發現穿戴式運算設備的電池功耗瓶頸會在於無線技術的選擇上，對於開發商而言，以往會在行動電話、平板電腦使用的3G/Lte無線數據傳輸技術，可能會因為RF通訊發射與接收耗能較高，而不得不自產品設計中排除，即便是Wi-Fi的IEEE802.11x無線網路連接技術，雖具備高度的網路相容性，在各處Wi-Fi HotSpot都能獲取便捷的網路接取服務，但實際上IEEE802.11x的運行功耗卻是偏高的，對於智慧眼鏡這種在電池重量儘可能減輕的穿戴式產品設計方案，有限的電池容量也可能影響智慧眼鏡的實際使用體驗。

而在無線網路、無線傳輸的應用解決方案，目前較合宜的無線傳輸應用方案選項，仍以Bluetooth藍牙無線傳輸技術為主，而藍牙無線傳輸技術在Wi-Fi技術強勢競爭下，發展高速無線傳輸應用市場應用價值有限，逕而轉往超低功耗Bluetooth Low Energy(BLE)應用市場持續發展，推出Bluetooth 4.0超低功耗藍牙無線接取技術方案，正好可以解決多種穿戴式運算科技產品所需的數據無線傳輸設計需求。

BLE傳輸方案 可滿足穿戴運算設備設計要求

尤其是藍牙技術聯盟，在發佈Bluetooth 4.0技術規格後，對於Bluetooth無線技術方案建構的Ecosystem已逐步擴大、健全，在2012彙總全球的藍牙功能產品出貨，已有高達20億款內建Bluetooth無線通訊方案的設備推出，而Apple的iPhone 5/iPod nano/iPod touch等iOS嵌入式系統產品，也選擇搭載Bluetooth 4.0無線通訊技術進行整合。

由Bluetooth SIG(Bluetooth Special Interest Group)提出的Bluetooth 4.0無線通訊技術，為專注解決低耗能應用環境所需的無線通訊架構，尤其是因應運動、健身行動運算、穿戴式運算產品建構的終端設備或應用，可以透過傳輸技術的低功耗優化架構，提供導入此無線技術的應用產品可達到更好的電池電能使用效率，尤其是Bluetooth無線通訊技術本身已在行動裝置有高達9成以上的滲透率，發展延伸針對低功耗改善的Bluetooth 4.0無線技術整合周邊，可以輕易地與現有行動裝置達到互通與整合效用。

Android系統將原生支援藍牙技術

Bluetooth 4.0的應用熱潮，在Google每年一度的全球技術研討會Google I/O也重新被重點提出，Google預計在Android嵌入式系統整合原生支援Bluetooth Smart Ready、Bluetooth Smart裝置，在新一代的Android行動裝置中，不管是智慧型手機還是平板電腦，只要具備雙模的藍芽晶片設計、搭配新版Android嵌入式作業系統，即可達到相容Bluetooth Smart Ready應用條件。

有Bluetooth Smart Ready支援能力優勢相當多，舉凡鍵盤、耳機、超低耗能的Bluetooth Smart智慧應用配件(像是FitBit的Flex智能手環、Pebble智慧手錶...等)，只要符合Bluetooth Smart標準的裝置，就能和市售任何Bluetooth以最佳化低功耗運行模式進行無線連接與無線傳輸，享受更多行動應用的便利性。至於Android嵌入式系統在未來版本可所支援的Bluetooth Smart Ready無線連結技術，可讓用戶身邊的Bluetooth Smart裝置產品輕鬆地與Android Ecosystem進行整合，透過簡便無線連結與加值應用，達到記錄個人健康狀態、自動分析運動狀況的應用型態。

Bluetooth 4.0導入設計效益高

至於Bluetooth 4.0的整合效用也不僅止於超低功耗的無線連接應用！由於Bluetooth 4.0核心技術規範已包含傳統的藍牙無線傳輸技術(如Bluetooth 2.1+EDR)、Bluetooth 3.0高速傳輸應用(Bluetooth 3.0 + High Speed)與最新重點藍牙低功耗技術(Bluetooth low energy)三項整合，雖然無線傳輸的低功耗應用技術即是Bluetooth 4.0的最大特色，但也不能忽略其他Bluetooth可衍生的無線接取技術應用的便利性。

而在Bluetooth 4.0的low energy傳輸應用下，在低功耗傳輸技術在Bluetooth SIG號稱可以達到節省近九成傳輸電力消耗，這種無線傳輸方案相當適合以鈕扣型一次性鋰電池電力驅動的終端產品，像是數位電子計步器、電子手環、或是穿戴式運算產品的無線連接技術方案。至於傳輸距離方面，Bluetooth以往產品建議是在10m直徑內環境操作、使用，而在Bluetooth 4.0規格中將有效傳輸距離進一步擴展到60m直徑範圍，但這是在無傳輸功耗要求下的RF傳輸最大使用範圍，在低功耗應用形式下傳輸距離為了節電會相對較短。

此外，值得一提的是Bluetooth 4.0另有單工/雙工模式(Single Mode/Dual Mode)，經由 Single Mode 能利用簡易之周邊裝置搜尋建構便捷的單對多點資料傳輸應用，達到更先進之節能與傳輸加密應用架構，滿足如穿戴式運算終端產品要求的低成本、超低傳輸功耗設計目的。至於Dual Mode運作架構是提供Bluetooth支援周邊可以與不同Bluetooth規格(如Bluetooth 2.1 + EDR/Bluetooth3.0 + HS)相互整合，讓使用者可依據應用需求選擇高速或是或節能用途進行無線傳輸應用，令使用彈性大增。