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蓝牙Bluetooth 5 强调什么?避谈什么?

摇一摇系统

目前已经确定Bluetooth 5必须换替新芯片,现行芯片无法透过固件、软件更新方式来支持Bluetooth 5…

Bluetooth SIG打从去(2015)年11月就已经发新闻稿预告,预告今(2016)年将提出物理性表现大幅提升的新版标准,然而一直到COMPUTEX展的6月,新版标准依然未推出,但在展后的6月中旬终于宣布,新版标准将正命为Bluetooth 5,并预计在今年底、明(2017)年初正式推行。

去年11月就已预告新版是针对物联网(IoT)应用而订立,传输距离延伸4倍,并在室内、户外都有更好的联机质量;传输速率上也将倍增,此主要用于医疗装置,期望加快反应时间与减少延迟;然后加入Mesh网络通讯能力,主要期望通讯能覆盖整栋建筑,并提高蓝牙在家庭自动化、产业自动化的应用。

时至今日再来检视当初的预告,确实,Bluetooth依然重申新标准有4 倍的传输距离,以及加倍的传输速率,但除此之外多一项过去未有的新强调,即8倍的广播资料量。

为何额外强调8倍的广播资料量?这主要是因应两种应用而有的增订强化,一是Beacon应用,让Beacon可以广播更多信息量,另一是GPS应用,因为有越来越多GPS是透过蓝牙通讯,把坐标定位信息传递给附近的相关装置。

虽然Bluetooth 5强调更远的传输距离、更快的传输率,但先决条件是不增加功耗,功耗可以维持或更低,但不能增加。此外,Bluetooth 5也可以舍弃过往蓝牙惯用的配对(Pair)通讯模式,改采无联机状态(Connectionless)通讯方式,这同样是为了物联网、近接应用而设计。

说了这么多,但实际上Bluetooth 5约提供2Mbps数据传输率,以及300公尺(1,000英呎)以上传输距离,言下之意过往Bluetooth 4.2(或称BLE 4.2)约1Mbps、70公尺(规格理论是1/10/100公尺)。

物理表现虽提高,但Bluetooth 5也漏了当初一项承诺,那就是Mesh联机,这也是Bluetooth 4.0转向4.1、4.2后,一直被业界企盼的,因为物联网应用需要Mesh联机。而原有的2015年11月预告具有此项功能,但2016年6月似乎未再提及,可能要更延后提供。

还有一个Bluetooth SIG避谈的,即是Bluetooth 4、5可接受的节点数上限,过往的古典、经典蓝牙(Classic Bluetooth,指蓝牙1.0~3.0版)只能有7个从属(Slave)节点,此在蓝牙免持话筒、Wii游乐器控制等应用上已足够,但对物联网而言则是大大不足,因此可支持的节点数也成一项发展关键。

关于此,与蓝牙竞争的标准ZigBee允许256个装置节点,ZigBee PRO可以达65,536个,其他多数标准也都支持至少200个以上的节点,如Z-Wave、Thread等。

除了标准外,一直以来让业界担心的是,Bluetooth的芯片商与系统商,两类群差距太大,Bluetooth芯片商相当少数,大体为TI、Nordic、Qualcomm/CSR、Avago/Broadcom等,但系统商却多达2、3万家(以Bluetooth SIG的会员数而言),任何一个生产制造蓝牙耳机、喇叭、鼠标的业者均算是。

最后,近年来的蓝牙新标准(4.1版、4.2版)多半可透过固件、软件升级方式更新,但Apple HomeKit对加密机制的要求过高(Curve25519 椭圆曲线密码),现有蓝牙芯片的处理器运算力不足,迫使芯片商必须发展新芯片,并针对Apple HomeKit的要求,加入硬件加解密的加速电路。

目前已经确定Bluetooth 5必须换替新芯片,现行芯片无法透过固件、软件更新方式来支持Bluetooth 5,原有的Bluetooth 4.x还是可以跟Bluetooth 5兼容通讯,但无法有更高传输距离、更高数据传输率。看来,蓝牙迈向物联网应用,虽已不远但仍有一小段路。

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