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Bluetooth LE 5.1終端普及將至,手機廠商生態圈會是“尋向”破局關鍵?
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低功耗藍牙作為一個控制器(controller)在藍牙核心規範4.0發佈之時首次加入到核心規範版本當中,距今已經有將近十年之久。藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group, 簡稱SIG)在2019年1月29日發佈了最新的藍牙核心規範5.1,其中最為重要的更新就是宣佈推出全新“尋向功能” (direction finding),該功能能夠為基於位置服務的藍牙解決方案帶來顯著的性能提升。

與傳統藍牙相比,藍牙LE與可穿戴設備更為適配。藍牙技術聯盟亞太區開發者關係經理任凱在接受華強電子網採訪時表示:“在可穿戴設備領域,低功耗藍牙佔有非常大的比重。可穿戴設備作為需要日常使用的設備,無論是重量還是外形尺寸,都需要小巧且便於攜帶。要保持產品的小型化、輕量化,且功耗低的特性為可穿戴設備的設計帶來了切實的改變。採用了低功耗藍牙的可穿戴設備,通常只需要使用非常小型化的電池就可以使產品工作數月之久。此外,低功耗藍牙在智慧手機和平板電腦的高普及率,也使得可穿戴設備能夠借助低功耗藍牙的連接與智慧手機和平板電腦進行資料交互。”
 
具體而言,藍牙LE相比傳統藍牙主要有以下特點:
 
1、藍牙LE的發送以及接收任務並不是持續保持連接,在發送完成後,Bluetooth LE會暫定發射信號,但仍保持接收,以等待下一次啟動信號再次連接;

2、藍牙LE的廣播通道(為保證設備間網路不互相干擾而設置)只有3個,但使用了廣播通道分散以及自我調整跳頻等技術,避免連接不穩定的情況;

3、藍牙LE單次接週期短,完成掃描、建立鏈路、發送資料、認證和結束這個過程只需3ms;

4、藍牙LE使用的資料包長度短,可應用於即時性要求較高,但對傳輸速率需求不高、資料量小的產品。比如無線鍵盤、智慧手環等。

5、藍牙LE無功率級別,一般的發送功率在+4dBm,空曠場所可達70m的傳輸距離;傳統藍牙有3個功率級別:Class1-3,分別支持100m、10m、1m的傳輸距離。
 
而另一方面,在藍牙5.1規範中,為藍牙LE新加入了“尋向功能”。作為藍牙5.1規範最重要的更新,任凱表示:“藍牙位置服務的日益普及創造了新市場需求。尋向功能不但能夠滿足這一需求,而且還能為藍牙定位系統帶來新的可能性。”而定位功能與可穿戴設備也同樣十分匹配,無論是尋找丟失的TWS耳機、還是用智慧手錶獲知自己所處室內方位,都能夠起到革命性的體驗提升。
 
事實上,在藍牙5.1以前,藍牙也有定位的應用。其採用的方法是根據藍牙接收信號強度RSSI來判斷設備的遠近,需要至少三個設備一同參與。通過這種技術,定位系統在確定特定設備的位置時,其精度能夠到達米級。這對於平面內,對精度不是很敏感的應用是足夠的。但是對於有精確定位需求的場景,藍牙就顯得力不從心了。
 
因此,在藍牙5.1當中,採用了兩種不同的定位技術。一種是利用到達角(Angle-of-Arrival:AOA)測量技術,是通過測試發射器和接收器直接的到達方向然後通過三角定位獲得發射器和目的物的方位與距離的技術,主要針對RTLS(即時定位系統)、物品追蹤和地標資訊。
 
另一種是是利用出發角(Angle of Departure:AOD)測量,也是利用信號相位差技術,主要是針對室內定位系統(IPS),它的工作原理是發射器在以陣列排布的有源天線之間切換時,發送特殊的資料封包,而接收器通過單一天線接收信號,然後從接收到的信號中獲取IQ樣本,在瞭解發射器內的天線排布後,通過資料計算得出信號的相對方向和距離,這個測向技術適合完成室內物品管理,物流、倉儲等。
 

儘管近期新發佈的藍牙5.2 LE Audio的特性引起了不小關注,不過從目前來看,藍牙5.1在智慧手機以及可穿戴設備上的應用才剛剛起步。2019年9月26日,華為發佈了全球首款藍牙/藍牙LE 雙模5.1可穿戴晶片麒麟A1,同期發佈的Mate 30系列手機也支援藍牙5.1規範,正式拉開了藍牙5.1普及的序幕。
 
今年開始,手機廠商推出的新品開始廣泛搭載藍牙5.1,但尋向功能實際上還沒有明顯的應用。同時,蘋果去年9月發佈的iPhone11系列搭載了另一種室內定位技術——UWB。雖然與藍牙5.1的尋向功能一樣,暫時還沒有明顯的應用,但也這反映出終端廠商都在紛紛佈局尋向定位的功能,為即將到來的需求爆發作準備。
 
據瞭解,目前UWB主要在B端應用較多,但隨著三星、索尼、蘋果等消費終端設備廠家的入局,有可能能快速建立完整的生態系統。UWB技術雖然具備較多優勢,但是該項技術2016年才興起,仍處於導入期。因此產業鏈仍不成熟,整體部署費用高,特別是基礎架構,且技術標準尚未統一,生態系統不夠完善。
 
而藍牙LE作為一項普及性技術,其開放性、設備體量、成本都具有明顯優勢。同時,借助手機廠商建立的生態圈,能夠在短時間內佔領相當的定位市場。並且依靠可穿戴設備,與智慧手機、智慧樓宇、車輛等多種智能場景有機融合,藍牙LE 5.1的特性將會激發出更多創新。

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