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競逐無線網通市場 藍牙技術具智慧家庭優勢

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LTE MTC傳輸機制具更低成本、優化傳輸功耗等優點,適合用以部署IoT服務應用。3GPP
LTE MTC傳輸機制具更低成本、優化傳輸功耗等優點,適合用以部署IoT服務應用。3GPP

研究機構預測,直至2022年一般家庭的智慧裝置數量,將會有超過500個之多,加上各種物聯網(IoT)設備,需要透過無線網路傳輸技術,連接設備與裝置的需求將大量增加,只有透過穩定、高效網路連結,家庭中所有智慧裝置或是IoT物件,才能發揮聯網綜效,展現智慧化極致效能。

但IoT與智慧家庭的應用關鍵,也在無線網通技術,以目前在行動裝置應用已獲極高普及應用的Bluetooth技術為例,Bluetooth SIG預估2018年使用Bluetooth無線傳輸技術的終端裝置,將成長至49億台。

智慧家庭應用中,可用Bluetooth 4.2滿足各種智慧應用情境所需的網通與控制應用需求,圖中為以智慧手機利用Bluetooth通訊機制設定智慧燈炮啟閉時間與照明亮度。Novo

智慧家庭應用中,可用Bluetooth 4.2滿足各種智慧應用情境所需的網通與控制應用需求,圖中為以智慧手機利用Bluetooth通訊機制設定智慧燈炮啟閉時間與照明亮度。Novo

Bluetooth 4.2可應用於智能手錶、穿戴設備、智慧醫療重要的網通與設備連結無線傳輸方案。Tieto

Bluetooth 4.2可應用於智能手錶、穿戴設備、智慧醫療重要的網通與設備連結無線傳輸方案。Tieto

針對IoT應用需求開發的2G通訊模組,元件體積相當小。Huawei

針對IoT應用需求開發的2G通訊模組,元件體積相當小。Huawei

為了迎合IoT裝置的龐大連網需求,Bluetooth SIG在2014年底,推出了Bluetooth 4.2版傳輸規範,整合網路協定支援、再追加Bluetooth 4.2版本進階功能,可針對Bluetooth Smart感測器產品,透過IPv6/6LoWPAN連接網路,並進行Bluetooth Smart裝置管理相關應用。

Bluetooth無線技術已是全球通用的近距離無線傳輸技術標準,不只是應用此無線傳輸技術的裝置,在連接、配對與使用上,相對簡便、安全, Bluetooth同時也是間接讓週邊連接Internet的重要資料傳輸技術之一,而在Bluetooth Smart Ready和Bluetooth Smart支援裝置,亦可與智慧手機、消費性電子產品、汽車電子、穿戴設備、個人電腦與智慧家庭等產業,創造更多全新應用機會。

Bluetooth 4.2 為IoT、穿戴應用連網做好準備

這次Bluetooth 4.2改版,為核心規格的重要更新,尤其是針對Bluetooth Smart技術,更有助產品發展優勢,另外在物聯網相關應用方面,Bluetooth 4.2版支援更彈性的網際網路連接選項,同時為裝置提供更高安全性的隱私保護設計、改善裝置節能、提升資料安全、增強傳輸性能等各方面進行規格升級,提升傳輸速度與傳輸封包容量。

而在Bluetooth 4.2技術支援下,用戶可以利用支援新版藍牙技術的智慧手環、智慧手機或平板電腦,利用無線通訊建立設備連線,將儲存於手環中的健康資訊大數據,傳輸到智慧裝置中進行分析運算。若手環感測機制夠豐富,舉凡心律、心電圖、血糖、體溫與運動活動強度?持續時間等健康資訊,均可透過無線傳輸到具高數據分析處理的行動裝置上。

同樣的技術改進點,對IoT、智慧家庭應用也有極大效益,如用戶購回的智慧家電,僅需簡單配對,就能連上家庭網路環境,同時透過由Bluetooth建構的網際網路連線,建立穩固的智慧家電網通環境,解決智能設備的設定、調校技術門檻,讓用戶更便利享受智慧家電應用價值。

除關心Bluetooth 4.2技術改進重點外,晶片業者也積極搶攻新版Bluetooth帶來的衍生商機,如Atmel即針對新版Bluetooth推出針對IoT應用開發的網通產品組合,以晶圓級晶片尺寸封裝WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package)的WILC3000網通SoC晶片,即在4.1mmx4.1mm晶片尺寸下,提供Wi-Fi IEEE802.11n與Bluetooth網通解決方案,智慧家電業者可輕鬆整合在各種智慧應用方中,減輕智慧家庭產品必備網通需求的整合複雜度。

Atmel主推的WILC3000解決方案,提供UART/SPI/I2C/SDIO多種介面設計方案,同時有對應雲服務連接設計,提供參考設計資源,另參考設計可用於Android智能週邊,或是搭配嵌入式設備結合相關應用方案中。

簡化IoT網路部署  2G/LTE網通方案熱門

除短距離無線傳輸方案外,IoT相關應用反而較傾向使用傳輸距離更遠的2G或4G通訊無線數據傳輸方案。因為物聯網部署網路的應用條件可能相對較差,設置環境若可讓裝置自行聯網,將可簡化設置需求,而2G或LTE通訊模組傳輸距離更遠、訊號阻隔問題較少,尤其在無語音通訊需求前提下,通訊晶片可以儘可能精簡與優化運行功耗,也相當適合用來發展IoT設備的通訊架構。

以針對IoT應用優化的新版2G通訊方案,可為IoT設備的連網需求,提供相對成本與功耗更低的蜂巢式無線數據網路連線方案。雖說精簡過的2G通訊模組可因應IoT的連網需求,但實際上對電信營運商而言,反而較能接受成本稍高的LTE IoT網路連接方案,因為LTE與2G在相同頻段條件下,LTE可建置的通訊環境較佳、可支援的裝置數更多,未來應用擴展性更高。

LTE MTC 進階功耗控制、低成本表現亮眼

無線通訊聯盟(Wireless Communications Alliance)估計,直至2023年,以IoT應用為主的LTE MTC有希望搶食物聯網應用約10%的應用市場。雖然物聯網可使用的網路傳輸方案選擇相當多,但因為LTE具佈署快速、便利優勢,讓LTE MTC應用極有機會趁IoT發展熱潮傳輸方案用量快速暴起。

LTE MTC又可稱為LTE Category 0,目前此標準在3GPP研議中,部分技術需求預計納入LTE Release 12規格,但在方案成本、功耗表現優異,完整應用需等到Release 13進行實現,預計2016年,LTE Release 13才會釋出,也才會有對應產品與方案推出。

LTE Release 13的技術目標為規劃尺寸更小、相對更簡單的LTE通訊模組,解決方案的售價,預期可以較現有方案壓低5倍水準。在傳輸效能方面,取決於成本與實用性,將會把最大資料傳輸速率調降到2Mbps,同時搭配多種省電機制,改善通訊模組的功耗表現。而在晶片解決方案方面,產業預期LTE MTC必須等到2018年才有機會正式上線。

但若是以營運商的商務考量優先,LTE MTC發展速度趨緩,可能會影響電信商與IoT業者等待的耐心,因為IoT服務部署速度與需求急迫,沒辦法等到LTE MTC還要等到2018年,才有完整解決方案釋出。

為解決IoT商業應用部署需求,因應物聯網應用需求優化的GSM Edge(2.5G)無線傳輸方案,有機會搶入IoT應用部署市場,這種在成本與功耗都優化的通訊標準極,可能進而成為LTE MTC的替代方案。

另一個大問題是,2G/2.5G的IoT方案雖極具潛力,但在電信商的商務考量觀點,可能會採放棄2G頻譜,以節省頻譜支出費用的策略運營服務,反而選擇成本稍高的LTE通訊技術,將IoT服務部署資源集中以LTE新頻譜來滿足,後續發展動向仍值得持續關注。

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