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蓝芽1.2版本与EDR标准发展分析
 

【作者: 許績偉】2004年09月03日 星期五

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自从完成第一版蓝芽标准的制定以来,蓝芽SIG仍然持续不断对蓝芽技术进行修正与改版的工作,目的即是期望蓝芽技术能够充分满足系统产品更易于使用的需求,因此蓝芽标准版本不断演进的历程,对于整体蓝芽市场的发展有着相当关键性的影响。对于蓝芽厂商而言,能否确实掌握蓝芽核心技术,并推出可发挥技术特性的产品,乃是提升产品竞争力的重要关键,尤其是今年以来,全球蓝芽产品销售情况持续发烧,全球出货量已经达到每周200万台的水准,因此为能有效抢占市场商机,本文将针对最新推出的蓝芽1.2版本与EDR标准进行完整的分析与说明。


强化音讯与资讯应用

自从2003年11月5日蓝芽SIG正式公布蓝芽1.2版本以来,主要关键零组件业者莫不竞相推出符合1.2版本的蓝芽晶片与模组解决方案,总计在这八个多月的时间里,通过蓝芽SIG认证的蓝芽1.2晶片与模组即已超过60款以上,占这段时间内晶片与模组认证总数绝大部分,显示主要关键零组件业者在新版标准发表后,即开始推动新旧规格的世代交替;另一方面,系统产品业者也开始针对蓝芽1.2版本所具备的新特性来进行产品的开发,部分发展较快的业者也开始推出1.2版本的新产品,如蓝芽耳机麦克风、USB Dongle等等,同时也有愈来愈多的厂商以最佳化蓝芽1.2版本特性作为产品的宣传。而蓝芽1.2版本之所以为业界所重视,主要是因为它改善了现有1.1版本的缺点,使得蓝芽技术的应用领域更广,兹将其新增功能与应用优势说明如下:


1.2版本新增功能

蓝芽1.2版本的发表,被SIG视为能够让蓝芽产品更易于使用的技术里程碑,其相较于1.1版本而言,主要为加入以下四项新增功能:


Adaptive Frequency Hopping(AFH)

AFH即所谓适应性跳频技术,主要的功能是用来减少蓝芽产品与其他无线通讯装置之间所产生的干扰问题,因为在蓝芽所使用的2.4GHz ISM频段中,也存在许多其他的无线通讯技术(例如数位无线电话、无线区域网路),由于这些技术彼此采用不同之调变与传输模式,免不了多少会产生干扰的问题,尤其是在802.11b、802.11g等WLAN产品日渐普及后,其与蓝芽之间的干扰问题日益为业界所重视。因此为改善此一问题,蓝芽SIG特别在1.2版本中加入适应性跳频技术,透过传输通道的侦测与区隔,以有效避免蓝芽与其他无线通讯技术之间的干扰。例如,在一台NoteBook中同时具备蓝芽与WLAN传输功能时(即主动类型),适应性跳频机制即可藉由WLAN所提供的资讯来分配蓝芽传输所能使用的通道数;或是当消费者同时使用独立运作的蓝芽耳机麦克风与WLAN上网时(即被动类型),则需由蓝芽耳机麦克风自动侦测并避开WLAN所使用的通道范围(注),以减少干扰的产生。


Extended Synchronous Connection-Oriented links(哦SCO)

在1.1版本的产品中,蓝芽产品藉由标准SCO同步连结技术在不同装置间进行语音传输,但由于此功能并未具备完整的错误侦测功能,也没有不完整语音资料重传机制,因此只能提供一般话务品质的音讯传输,而随着产品应用更加广泛(如音响产品的无线耳机),以及行动电话语音品质的日益提升(如第三代行动电话系统),因此蓝芽SIG在1.2版本中加入延伸同步连结导向通道技术(eSCO),以eSCO的通道作为标准SCO传输的延伸,同时透过eSCO的运作,来对语音传输执行错误侦测的工作,并适时提供语音资料的重传。如此一来,蓝芽产品就可以在现行传输速率下提供具高度QoS的音讯传输,而能进一步满足更高阶语音与音讯产品的需求。


Faster Connection

在蓝芽1.1版本时,当资料传输动作停止后,蓝芽产品在重新连结时通常需要花费1.25秒至2.5秒的时间来进行产品之间的重新搜寻与再连结,同时在连结的过程中有时也会发生找寻不到装置的困扰,因此为让蓝芽产品的运作更加顺畅,新版本中也加入「First FHS」与「Interlaced scan」技术,以使连结的过程更为稳定、更快速。例如,在蓝芽产品互相连接过之后,透过固定时间呼叫接收器,使其切换至特定的资料接收通道,便可以确保发送与接收端都能同时用相同的通道进行传输,如此一来便可立即进行资料传输。另外,为使消费者在产品的使用与安装上更为便利,蓝芽SIG也要求会员厂商在产品设计上,必需尽可能简化设定步骤,将首次使用的前置设定时间缩短至五分钟以内,使蓝芽产品在使用上更为平顺。


与蓝芽1.1版本产品相容

由于蓝芽产品已进入快速成长的时期,为避免新标准的制定将使既有1.1版本产品面临无用武之地,造成业者需重新开拓市场,因此SIG在蓝芽1.2版本的制定上,即确保其可向后相容于1.1版本的产品。虽然为了确保与1.1版本能够相容,1.2版本在实体层上的改变很少,以至于蓝芽产品的传输距离与传输速度都不变,然而因现阶段蓝芽产品能否起飞或普及,其关键因素并不在于传输速度的高低,而是让蓝芽产品更稳定、更便宜、更易于使用,才能刺激市场快速成长,因此向后相容本来就应该是新标准制定的重要目标之一。正因为如此,部分1.2版本的新增功能,还可透过关键零组件的轫体升级而达到,对于产品的开发将有相当正面的帮助。


应用优势

如上所述,蓝芽1.2版本新增许多可以让蓝芽产品更易于使用的功能,而这将带动过去在1.1版本时,发展较不热络的应用领域能有较多之发展,兹说明如下:


整合蓝芽与WLAN的Combo产品增加

SIG在蓝芽1.2版本中加入适应性跳频技术最主要的目的即是为了避免与WLAN相互干扰,进而达成互补共存的目标,也因此适应性跳频技术被列为蓝芽1.2产品的必备功能之一。当然,主要还是因为WLAN作为NoteBook等资讯产品的无线宽频上网传输介面地位已然确定,因此蓝芽若能与其共存自然能为消费者带来更大的方便,例如在具备共存机制时,消费者方能透过蓝芽滑鼠来控制802.11b的无线上网功能。


虽然过去已有部分业者以自行开发的技术来达成蓝芽与WLAN的同时运作,例如Silicon Wave与Intersil共同开发的Blue802解决方案、Mobilian所发展的TrueRadio晶片组、TI推出蓝芽+WLAN的Combo模组等产品,不过一直未成为市场主流,因此未来在蓝芽1.2晶片陆续推出后,整合蓝芽与WLAN的Combo产品将可望明显增加,特别是使用于资讯产品的Combo模组与Mini-PCI Combo卡将是最先抢进市场的产品。


提升音讯产品应用的发展空间

兼具语音与数据传输虽为蓝芽的基本功能之一,然而由于过去1.1版本并未具备音讯传输的QoS功能,以至于所能传输的音讯品质并不出色,使得蓝芽主要的音讯传输功能大多仍以行动电话与耳机麦克风之间的语音通话为主。不过,此一情况将在蓝芽1.2产品上有所改变,因为加入eSCO功能的1.2晶片已开始获得音讯产品厂商的青睐,例如,不久前Ten Technology宣布已采用Zeevo的ZV4002蓝芽1.2单晶片,将用于开发iPod所使用的蓝芽立体声转接器与摇控装置;Impulsesoft也于前不久发表蓝芽1.2立体声产品参考设计的解决方案,可有效缩短蓝芽立体声音讯产品的开发时间。因此,可以预期未来蓝芽1.2技术将被广泛应用在各式各样的音讯产品,例如无线立体声耳机、随身音讯播放产品、家庭剧院的无线喇叭产品等等。


Class 1产品比重可望有所提升

蓝芽产品依传输距离的不同可区分为Class 1(100公尺)、Class 2(20~30公尺)、Class 3(10公尺)三种不同类型,早期投入蓝芽产品开发的业者,对于Class 1产品都抱持极大的兴趣,但随着业者多将蓝芽技术定位为个人短距传输介面、为减少在手持式装置上的耗电需求,以及WLAN逐渐在Notebook与PC应用领域的普及等因素的影响,因此近几年Class 1的蓝芽产品大约仅占整体蓝芽市场的1成比例。不过,此一情况可望在1.2版本推出后有所改变,因为在建立蓝芽与WLAN的共存机制后,已有部分的Notebook开始采用Class 1的蓝芽解决方案,例如,Fujitsu将在其S系列的高阶Notebook中,内建蓝芽Class 1与WLAN的无线传输介面。除此之外,在内建蓝芽传输的新兴的家庭闸道器产品中,也可望与Access Point相同,使用Class 1的蓝芽模组。因此,未来几年Class 1的蓝芽介面将在耗电性较不是问题、所需传输距离较高的资通讯产品类型中获得较明显的成长,例如,Access Point/Modem、Notebook、PC、Printer 、数位无线电话等应用领域。


厂商发展进程

在蓝芽SIG公布蓝芽1.2技术文件的第二天,即有业者完成1.2版本产品的认证,之后在不到1个月的时间内,主要晶片业者皆已推出符合1.2版本的蓝芽晶片,显示具影响力的国际大厂皆能充分掌握新标准的发展进程,方能于第一时间推出具竞争力的产品。而在新产品的竞争布局上,为彰显蓝芽1.2晶片的应用优势,国际蓝芽晶片大厂纷纷以音讯产品与手机整合平台解决方案为主要诉求,以前不久才落幕的Wireless Connectivity World 2004展会为例,可以看出晶片业者以此为展出重点:


CSR主打音讯产品

CSR在会场中展出大量的手机、耳机麦克风、MP3等产品,以展现其音讯系列晶片产品已被众多系统厂商所采用,并主打其蓝芽1.2版本的耳机麦克风解决方案,强调其立体声功能和可与WLAN共存的特性。


Philips展示蓝芽音讯新应用装置

Philips同样也以音讯解决方案为展出重点,该公司展示了一套全球首创的蓝芽床头音响系统,藉由与蓝芽Access Point或蓝芽闸道器相连,使用者可以直接由网路下载音乐、FM广播内容,并透过床头音响的喇叭进行播放,当然其摊位上同样摆设了多款耳机麦克风、车用免持听筒装置。 Philips的另一个展出重点,则是推出多个整合平台,包括结合蓝芽与GSM的手机开发平台,以及建立蓝芽与WLAN共存的机制。在新产品的发表上,Philips仍主打蓝芽1.2版本的晶片解决方案,共推出BGB203(Flash版本)与BGB204(ROM版本)两颗新的SiP单晶片,以作为市场竞争的利器。


Infineon以手机与音讯应用为主打

Infineon展出的第一个重点是手机用的蓝芽晶片PMB8752,透过多台已采用PMB8752的手机为实例,并辅以完整之参考设计、测试设备,强调其晶片最适用于手机应用。同时,Infineon也在会场中大力促销其为蓝芽车用装置开发的蓝芽通讯闸道器解决方案,主打广播、导航、多媒体系统的车用免持听筒功能。值得一提的是,较少出现的蓝芽Cordless Phone也在Infineon的摊位上现身,该公司展出Siemens的DECT蓝芽无线电话Gigaset SX353isdn,可与蓝芽耳机麦克风与蓝芽手机互通,其运作模式即可将蓝芽耳机麦克风与蓝芽手机当作家用电话的无线话机与听筒,或与蓝芽手机进行无线对讲机式的通话,因此相当值得注意其后续市场之发展。


Broadcom发表整合蓝芽之手机平台

Broadcom则在展会中宣布将其蓝芽Protocol stack整合到其行动电话软体平台中(技术源于先前购并的WIDCOMM),如此一来,使用该公司晶片的EDGE/GPRS/GSM行动电话制造商将更容易将蓝芽功能加入其手机的设计之中,同时在WIDCOMM软体技术的加持下,将确保其能提供手机与其他蓝芽产品拥有极佳的互通性。目前此一整合平台已经完成,预计将在2004年第三季开始使用于其手机基频晶片BCM2121与BCM2132中,可望为其手机晶片客户如Sony Ericsson、Ningbo Bird、PalmONE等公司提供更便利的蓝芽解决方案。


TI发表整合蓝芽之手机平台

相较于其他晶片大厂而言,TI此次则是以OMAP手机平台为主,并朝向整合蓝芽、Wi-Fi、UWB、GPS四种无线通讯功能的方向发展,展出的主轴为其新一代蓝芽单晶片BRF6150,除符合1.2版本,具备省电功能外,并强调其能整合进OMAP手机平台,有利手机应用产品的开发。


由上述可知,主要晶片业者的确已将焦点转移至蓝芽1.2版本晶片上,而在1.2版本系统产品的发展上,由于目前蓝芽手机尚未开始采用蓝芽1.2版本晶片,因此虽然部分的系统业者已于2004年第二季率先通过SIG认证,并推出蓝芽1.2产品,不过在缺乏蓝芽​​手机的带动下,真正要达到改朝换代的时​​间点,可能仍需要等到2005年上半年,市场上才会出现大量蓝芽1.2产品。


《表一 厂商于近期所认证的蓝芽1.2产品》
《表一 厂商于近期所认证的蓝芽1.2产品》

即将破茧而出蓝芽中速标准

全球最重要的短距离无线通讯展会Wireless Connectivity World 2004(前身为Bluetooth Congress),一向是蓝芽新标准发表与蓝芽厂商竞推新产品的重要场合,而今年的重点除了厂商各自推广的新产品与应用概念外,主要的焦点仍然落在蓝芽新标准的发表上。其中,备受业界期待的的蓝芽中速标准(Medium Rate Standard),今年终于已接近制定完成的阶段,蓝芽SIG于会场上首次公布蓝芽EDR(Enhanced Data Rate)初步规格,即具备资料传输速度更快、电力消耗更少的功能,同时仍向后相容1.1与1.2版本的产品。由于蓝芽EDR以相位元变换调制调变模式(Phase Shift Keying;PSK)来取代现行的高斯频率变换调制调变模式(Gaussian Frequency Shift Keying;GFSK),因此可以达到更高的传输速度,就目前的情况来看,具备EDR功能的蓝芽产品,最高的资料传输速率可提升至3Mbps,为现行版本的三倍,这将让蓝芽有更多的应用产品可以发展,例如在音讯传输应用上,现有1Mbps的传输速度仅能传送MP3音质的声音,但蓝芽EDR则可充分支援杜比5.1环绕声道系统的讯号传输需求,进而开启蓝芽在家庭娱乐领域中更宽广的应用类型;另外,现行蓝芽1.1与1.2版本晶片因传输速度的限制,仅能用于喷墨印表机产品上,但蓝芽EDR因具备较高的传输速率,因此未来将可望在雷射印表机上现身。


另外一方面,过去受限于传输速度不高与微网运作规范不完善,导致蓝芽产品间的多方连结功能并不方便,但随着蓝芽产品的日益普及,有愈来愈多的人认为个人电脑应能同时支援多种蓝芽装置的传输,例如在使用蓝芽滑鼠与键盘操作电脑时,也能利用蓝芽立体声耳机听电脑里的音乐,同时还能与手机内的资料进行同步化,甚至将手机当作数据机来上网或收发电子邮件,因此蓝芽EDR版本的推出,将有效解决现有频宽不足的问题。同时,由晶片厂商的产品Roadmap规划来看,蓝芽新版标准除了加入EDR功能外,有可能将会对于多微网(Scatternet)的运作制定完整的规范,届时多种蓝芽装置间的同时连结与传输将更加方便。


而在蓝芽SIG公布EDR初步规格后,即有晶片业者迫不及待的公布符合EDR技术的新产品,例如,CSR在蓝芽SIG公布蓝芽EDR初步规格的隔天即发表新一代晶片产品BlueCore4,为业界首先推出具备蓝芽EDR功能的晶片,目前有两种版本,分别是BlueCore4-External,外接Flash memory,适用于PC端的应用产品进行高速传输或多设备连结的运作。 BlueCore4-ROM,成本较便宜,体积也较小,适用于手机、耳机麦克风或其他已进入大量生产、价格敏感度较高的产品。BlueCore4把on-board的RAM由32KB增加至48KB,这增加的16KB主要是为了能有效处理Enhanced Data Rate的运作,其余的部分则是为了未来将增加的新功能作预留。 BlueCore4-External目前已可提供样品,预计在9月可进入量产,而BlueCore4-ROM将于今年第三季开始提供样品,预估可在第四季开始进入量产阶段。另外,Infineon也不遑多让,不久也于会场中公布新一代手机用蓝芽晶片PMB8753的详细规格,主要的功能将是支援蓝芽EDR标准,因此将提供更高的传输速度。


很显然的,主要国际蓝芽晶片大厂对于新标准制定的参与程度很高,所以其产品推出脚步方能跟得上SIG公布新标准的时间点,因此未来二线晶片业者恐怕要加紧研发速度,以免脱离市场主流核心太远。而由蓝芽SIG所透露的讯息来看,预估蓝芽EDR标准将在今年年底制定完成,因此最快系统厂商最快可望在2005年推出可支援中速传输的产品。


结语

由产品使用者的角度来看,蓝芽1.2版本可以在干扰环境下有更佳的效能、提供更好的音讯品质、快速地搜寻与连结其他的装置,自然会更易于使用,因此未来系统产品业者在开发产品时,若能有效发挥蓝芽1.2的新增功能,对产品将有明显的加分效果,就目前而言,业者仍有半年至一年的时间可以妥善布局新产品的发展方向。不过,对于晶片业者而言,蓝芽1.2版本的推出,则不仅是让蓝芽产品更易于使用的技术里程碑,更是关键零组件业者的竞技场。如表一所示,一线大厂对于新技术的主导与掌握,的确是其维持领先优势的关键因素之一,不可讳言地,二线厂商在初期所处的劣势是相当的明显。笔者认为,二线厂商若希望能迎头赶上,一方面除了需加快在基础核心技术的研发之外,另一方面可能需要强化对系统产品开发的支援程度,意谓在初期系统业者尚未熟悉如何将蓝芽1.2产品最佳化时,提供其能快速推出产品的完整解决方案,方能以服务强化来代替价格竞争。


另一方面,蓝芽EDR技术由于具备较高传输速度,也较为省电,因此在蓝芽SIG公布后即引起业者的热烈回响,笔者认为,蓝芽EDR技术的推出,将更强化蓝芽在手机、PDA等手持式装置上的地位,尤其是有愈来愈多的手机中内建高解析度的数位相机功能时,蓝芽EDR技术将有效节省图档传输所需要花费的时间。另外,蓝芽EDR技术也将提升蓝芽在消费性电子产品上的发展,例如在不同使用者间资讯分享的应用上,若以现行蓝芽标准进行传输,则两台蓝芽MP3分享一张专辑的时间约为15分钟,若采用蓝芽EDR技术,则可缩短至5分钟,对于消费者在使用上将更加便利,因此部分业者也看好蓝芽EDR技术将刺激蓝芽在手持式多媒体装置上的成长。 (作者为工研院IEK产业分析师)


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