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解读新蓝牙5.0:连接每一座信息孤岛,打响IoT卡位战

4倍传输距离、2倍传输速度、8倍广播数据传输量,新版蓝牙5.0大幅度扩展连接距离,为更多的设备传输数据,唤醒每一座信息孤岛。从目前来看,Zigbee、Wi-Fi、BLE三足鼎立的局面不会发生很大的变化,卡位战打响……

最新版蓝牙5.0(Bluetooth5.0;BT5)将大幅扩展个人局域网络(PAN)以及网状网络的连接范围,并进一步在家庭与建筑物自动化领域挑战Zigbee技术。从长期来看,供货商与分析师都呼吁不同网络之间建立互连,以便在新兴的物联网(IoT)中实现互操作性。2Skesmc

低功耗、4倍距离、2倍速度、8倍传输

Bluetooth 5预计于2016年末至2017年初发布,其在低功耗连接的距离与速度将各自提升4倍和2倍,而无连接式的广播数据传输量將提升八倍。2Skesmc

蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)一举将BT5的峰值传输速率从1Mbits/s提高到2Mbits/s,连接范围也从30公尺延伸到100公尺。根据BluetoothSIG在正式发布BT5与网状网络规格时指出,这些增强的功能以及更大的广播数据传输量,将使“我们从「app与设备配对」(app-paired-to-device)的模式转向「非联机式」(connectionless)的IoT服务发展。”2Skesmc

专为BT5打造的芯片也必须扩展物理层,预计在今年底以前就可开始出货。至今尚未命名的BT网状网络规格将与现有芯片兼容,因此预计会更早出现。2Skesmc

市调公司ABIResearch分析师AndrewZignani表示,这一进展让蓝牙更进一步扩展到整个家庭与庭院,利用智能手机或平板电脑就可以当作控制器,因而不必像Zigbee一样还需使用家庭网关。2Skesmc

透过网状网络,蓝牙甚至还能够深入智能建筑物与智能城市等应用。然而,他补充说,“它还必须逐渐整合于涵盖Wi-Fi、ZigBee、Thread与Z-Wave等多种无线技术的IoT网关或智慧中枢(hub),”才能完全实现IoT。2Skesmc

“对于智慧家庭和建筑物来说,涵盖范围至关重要,而速度更快更好,”赛普拉斯半导体(CypressSemiconductor)无线部门副总裁EranSandhaus表示。Cypress最近还收购了博通(Broadcom)的IoT业务。2Skesmc

Cypress目前己开始出样新的蓝牙芯片,透过内建的升压功率放大器将连接范围扩展到400公尺,不过其代价是更高的功耗。“市场对于长距离蓝牙的需求高于预期,”Sandhaus强调,客户将会使用这些芯片控制一切事物,从家中庭院的洒水器到停车计费表等。2Skesmc

为了扩展传输范围,BT5将使用更精密的接收器设计,而非Cypress开发的发射机。该规格还支持更高8倍的广播数据传输速率,提高其室内定位app与网状网络应用。2Skesmc

ABIResearch的Zignani指出,网状网络规格将大幅扩展蓝牙所支持的范围与节点数量,还可利用整个节点之间共享的数据,实现各种智能应用。2Skesmc

相较于ZigBee与Thread所用的途径,网状网络将采用其他更简单的建置方式。但Zignani指出,其折衷之处在于“所有的节点都接收信息以及进行传送,甚至是不相关的,这表示设备必须花更多时间于唤醒以及传递不一定必要的信息,增加了网络的功耗负载。”2Skesmc

其结果是“延迟并不算太严重......虽然消耗更多的功率,但你能将信息传送地更远,而且也更简单。”Cypress的Sandhaus补充说,这些增强的功能将使蓝牙越来越有能力与Zigbee竞争消费与商用传感器节点等应用。2Skesmc

打造互连互通的IoT网络

当然,各种竞争的无线技术也不会等闲视之。2Skesmc

去年十二月,Zigbee联盟(ZigbeeAlliance)批准其3.0规格,为其瞄准家庭与建筑物自动化的初始ZigBee规格建立统一各种应用配置的共同架构,并展开与EnOcean联盟的合作。在一年多以前,该联盟还曾与Google旗下Nest推出的智能家居协议Thread达成互操作性协议。2Skesmc

新的900MHz HaLow为Wi-Fi带来了更长的距离以及更低功耗,“Z-Wave则继续保有其于家庭安全市场的强力位置,”Zignani强调。2Skesmc

Thread提供基于基于IPv6的802.15.4网络版本,而Zigbee则早在去年即已支持Thread。“虽然蓝牙4.2规范规定提供支持6LoWPAN的能力......但这还未经标准化,”Zignani认为IPv6可望成为“确保执行于不同网络层的各种IoT设备之间互操作性”的潜在关键途径。2Skesmc

最终,“并不会只有一种连网解决方案......但采用Wi-Fi、蓝牙与802.15.4等技术组合的设备,每一种技术都有各自的长处和限制,”从而为多协议芯片与家用路由器开启机会之门。2Skesmc

BluetoothSIG已为IP支持成立了一个工作组,但其争议点同样在于采用IP的成本。“如果你必须在本地处理每个单元,IP可能是非常重要的,但许多app多半透过手机或家庭中枢作业,所以只需使用网络处理转换层,”Sandhaus说,“IPv6需要较繁重的堆栈和协议,并不一定都具有成本和功率效率,所以只在需要时才使用。”2Skesmc

整体而言,Sandhaus同意各种不同的技术之间寻求合作(而非竞争),才是物联网的未来方式。“目前彼此之间存在很大的差距,而蓝牙5.0就是要试着消除其中一部份的差距,”Sandhaus说,“长期来看,我们需要融合蓝牙和Wi-Fi,共同打造无处不在的网络……”2Skesmc

根据BluetoothSIG预计,今年将有近30亿个蓝牙设备出货,这一数字将在2020年时达到50亿台,届时将在物联网中占1/3的节点。2Skesmc

根据ABIResearch,蓝牙目前在智慧家庭市场的占有率约为8%,预计将在2021年以前成长超过26%。然而,Zignani指出,“基于802.15.4的解决方案,如ZigBee与Thread,预计将强劲成长,从目前不到17%的市占率快速成长,预计将在2021年以前达到近30%。”
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Rick Merritt
EE Times硅谷采访中心主任。Rick的工作地点位于圣何塞,他为EE Times撰写有关电子行业和工程专业的新闻和分析。 他关注Android,物联网,无线/网络和医疗设计行业。 他于1992年加入EE Times,担任香港记者,并担任EE Times和OEM Magazine的主编。
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