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低功耗蓝牙:2023年趋势与三大必关注的应用
 

【作者: 黃振昇】2023年07月19日 星期三

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蓝牙是一种无线通讯技术,它可区分成「经典蓝牙」跟「低功耗蓝牙」,举例来说,经典蓝牙是大家熟悉的、常被应用於耳机、滑鼠;而相较於经典蓝牙,低功耗蓝牙的优势是功耗低、传输距离长、传输频宽小,对於某些需长时间控制、但只要传输少量资料的开关控制,或环境感测应用更为适合,不仅实现无线操作,也延长设备的电池使用寿命,可被广泛应用智慧家庭、医疗/健身/穿戴式装置、以及工业自动化监测等。


根据蓝牙技术联盟〈2023年蓝牙市场最新资讯〉显示,蓝牙设备出货量将从2023年的54亿台,攀升至2027年的76亿台,年均复合成长率(CAGR)为9%。此外,智慧手机、平板、笔记型电脑和电视,普遍导入经典蓝牙和低功耗蓝牙,受到消费电子增长的推动,无论是单模蓝牙设备(低功耗),或双模蓝牙设备(经典+低功耗)的出货量均持续成长,预估2027年将有97%的蓝牙设备拥有低功耗蓝牙技术。同时,低功耗蓝牙也是智慧家庭的首选无线通讯,加上蓝牙技术被纳入Matter标准,推测蓝牙智慧家庭设备在今年的出货量将成长至6.86亿台。


综上所述之趋势,低功耗蓝牙因功耗低、传输距离长,与多数的手机、电脑相容,未来将被更多智慧装置采用,并在智慧家庭领域大放异彩。以下介绍低功耗蓝牙在2023年三大必关注的应用:


一、智慧照明


图一 : 智慧照明的无线通讯控制技术,必须具备能耗低、联网稳定性高的特性,才能够达到节电的成效。
图一 : 智慧照明的无线通讯控制技术,必须具备能耗低、联网稳定性高的特性,才能够达到节电的成效。

智慧照明能提供住户更好的光线体验。然而,从住家到商场,智慧照明的数量,从数个到成千上百的灯都有,这些灯需长期点亮,耗电量极大,因此智慧照明的无线通讯控制技术,必须要具备能耗低、联网稳定性高,才能达成节电,又避免当一颗灯故障时,就所有灯都不亮的情形发生,而低功耗蓝牙和蓝牙Mesh的特性,非常适合作为智慧照明的控制技术。


这是为什麽呢?在功耗方面,相比Wi-Fi,低功耗蓝牙的能耗小了10倍,而且它与智慧手机兼容,不像ZigBee需额外的闸道,就能够远端控制,有利於应用在需要联网和长时间运作,但只需要传输少量资料的智慧照明设备。



图二 : 传统蓝牙与蓝牙Mesh的技术比较
图二 : 传统蓝牙与蓝牙Mesh的技术比较

同时,低功耗蓝牙还有传输速度快、传输距离长(像低功耗蓝牙5.0的范围长达300公尺)、模组小、成本低的优势,并支持蓝牙Mesh网状网路。


蓝牙Mesh是去中心化的通讯架构,采用管理型网路泛洪(Managed Flooding)的广播方式来发布讯息,无须路由器中继,网路里的每个装置都能发送和接收讯号、彼此互连,突破了原先蓝牙只能单点对单点传输的困境,达到多装置对多装置传输,而且当网路的其中一个节点停止运行时,讯息也会经由多条路径被传递到目的地,形成高度可靠的网路,提供更大范围的网路覆盖与通讯效能。


对於需连结数千个灯的智慧照明而言,蓝牙Mesh能够提供跨楼层与长距离的联网控制。智成电子开发的蓝牙模组即以低功耗蓝牙5.0和蓝牙Mesh为基础,LED灯具搭载蓝牙模组,将普通照明快速升级为智慧照明,协助用户透过手机实现调光调色、远端控制、定时开关、群组/单点控制、多场景切换等强大的联网灯控功能。


二、监测系统


图三 : 低功耗、小尺寸的蓝牙模组适用於感测器,能够提高感测器的待机时间。
图三 : 低功耗、小尺寸的蓝牙模组适用於感测器,能够提高感测器的待机时间。

物联网时代下,需要大量的感测器搜集环境资料和交换数据,藉以维持日常追踪,以及智慧装置的感测联动,所以感测器须长时间开启,而感测器通常体积偏小,为了提高待机时间,低功耗、小尺寸的蓝牙模组,特别适用於感测器。


当低功耗蓝牙应用於智慧家庭的感测器和控制设备之间的通讯,不仅随时搜集温度、湿度和光照等资讯,又大幅降低监测系统的能耗,还可传输环境资讯到智慧手机进行远端控制,比如监测到气温高於摄氏26度,就会自动开启冷气机,为家中环境营造凉爽的空间。


另外,低功耗蓝牙也能应用於健康监测设备,像是心律检测器、血糖监测器、计步器等医疗器材,帮助用户能随时监测健康状况,给予更好的智慧照护体验。


三、智慧门锁


图四 : 目前蓝牙已成为手机标配,只要用手机就能远端控制智慧门锁。
图四 : 目前蓝牙已成为手机标配,只要用手机就能远端控制智慧门锁。

智慧门锁是居家安全的第一道防线。市面上的智慧门锁多以乾电池供电,而智慧门锁的待机时间长、续航力需长达数年,采用低功耗蓝牙,可延长门锁的使用时间,无须频繁更换电池。此外,相较於Wi-Fi,虽然蓝牙和Wi-Fi都位在2.4G频段,但是蓝牙的抗干扰性更强,能减少讯号干扰和屏蔽的问题,使得数据传输更安全,提供使用者更好的开锁体验。


在安全防护上,蓝牙提供更严密的安全防护,虽然Wi-Fi、ZigBee、蓝牙都采用AES随机多组金钥加密,但蓝牙Mesh还多了三层密钥与密钥更新的措施,能够有效阻止骇客攻击与破解封包。另外,目前智慧手机的普及率高,蓝牙已成手机标配,只要用手机就能远端控制智慧门锁,出门不用再带钥匙,生活更方便。


以上是低功耗蓝牙今年值得关注的趋势与应用,智成电子拥有专业的晶片研发技术,透过已开发通过认证的低功耗蓝牙模组,有助终端装置厂商开发智慧装置,共同打造智慧生活。


(本文作者黄振升为智成电子总经理)


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