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半导体

低功耗无线个域网:蓝牙4.0 Zigbee争锋

智能手机带来的热潮正在走向极限,手机芯片日渐成为厂商间杀价竞争的焦点。相比于凶狠拼杀的本土厂商,部分欧美大厂则积极布局新的蓝海市场。以智能家居、医疗电子、工控设备、安防、汽车电子等为终端应用的各种宽带无线接入技术凭借其高成长、高利润、高回报等特点,日益吸引人们目光,相关市场的竞争也变得暗流涌动。市场竞争的最高形式正是标准间的竞争。同以低功耗为卖点的无线个域网络(PAN)技术标准——蓝牙4.0与Zigbee的竞争变得日趋激烈。

病人家属可以使用蓝牙技术的病征感应器,来时时关注在家休养的病人状况

蓝牙4.0冲击Zigbee传统市场

自从主打低功耗的蓝牙4.0版本推出后,支持该协议的产品不断增多,已开始挤压Zigbee的市场空间。

无线互联成为电子产品间的主要连接手段已是全球共识,但是在具体连接方式和协议上,目前市场主要存在3种耳熟能详的无线技术标准:蓝牙、WiFi和Zigbee。一般认为,蓝牙注重在PAN网络上的发展,WiFi着重于LAN的应用,而Zigbee则瞄准物联网。不过自从蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group,SIG)于2010年6月底推出主打低功耗的4.0版本后,随着时间的推移,目前支持该协议的产品正不断增多,已经开始挤压Zigbee的市场空间。

Dialog公司亚太区总经理Christophe Chene在介绍近期推出的DA 14580蓝牙智能系统级芯片时表示,该芯片支持4.0标准,独特的低功率架构使得无线收发时电流仅消耗3.8mA,深度睡眠模式下电流甚至低于600nA。随着4.0标准的推出,蓝牙设备将不局限于通信器件市场,亦将开拓可穿戴式电子设备、近距离设备、室内导航和智能电视等几类市场。

2013年亚洲通信展上,记者也观察到多家厂商展示的基于蓝牙标准的产品。在一款遥控器案例中,遥控装置集成了蓝牙4.0芯片与多种传感器,通过蓝牙传输,用户既可进行遥控操作,又可以将它变成一个游戏手柄,玩虚拟游戏。此外,还可通过蓝牙实现LED灯控制,通过手机实现开关、调光等操作。而上述这两项功能都曾经是Zigbee产品的传统功能。

对此,蓝牙SIG首席技术官卓文泰强调,过去几年中,蓝牙新产品增长量达到了80%%,和音频、音响相关的蓝牙产品数量增幅超过了450%%,包括蓝牙耳机、蓝牙电话、蓝牙麦克风等,当然增长不仅限于这些声音类产品,除了这些产品之外他们也看到新领域的发展——配件应用。这些设备与各类传感器一起协同,再与手机相连,通过云计算把结果反馈到手机中,构建一个可交互的关联世界。未来蓝牙配件每年出货量将达到10亿颗规模量级。

卓文泰此言反映出该组织的实际发展目标。随着物联网的发展,短距离无线传输技术已经成为最具前景的市场空间之一。蓝牙4.0标准的推出以及相关厂商的积极抢占市场,正是看中了这一市场。

低功耗技术具潜力

蓝牙4.0与Zigbee技术同样具有低功耗性能,但蓝牙标准凭已有的产量规模和用户基础更具优势。

尽管目前蓝牙产品已广泛地应用在智能手机、笔记本电脑等消费电子产品中,并积极向其他领域延伸。但是,在此之前一段时间里,以低功耗和组网优势著称的Zigbee技术曾经一度攻势凌厉,大有取代蓝牙的势头,直到2010年6月蓝牙4.0的发布,这一局面才逐渐改观。

目前,市场上流行的蓝牙产品分属3种标准——传统蓝牙技术(Bluetooth 2.1+EDR)、蓝牙3.0高速技术(Bluetooth 3.0+High Speed)与最新的蓝牙低功耗技术(Bluetooth low energy)。尽管目前市场上的产品仍然多为传统的2.1标准,但是蓝牙低功耗技术宣称的节能近九成,相当于使用“纽扣型电池”的电量消耗,已成功引起关注,成为最具潜力的一项技术。此外,蓝牙4.0规格还一改过去雷打不动的传统作法,将过去一直不变的10米传输距离加长到60米,制造商可以自行根据产品属性调整其射频范围。同时开发出所谓的单工与双工模式,双工模式的运作架构可以与不同的蓝牙规格(例如2.1+EDR或是3.0+HS)相结合,使用者可根据需求切换高速或者低耗电模式。

由于同样具有低功耗功能,再加上蓝牙标准已有的产量规模和用户基础,蓝牙已对Zigbee形成挤压。据介绍,2010年Zigbee联盟会员有400多家,截至2012年也只有超过600个Zigbee产品获得了认证。卓文泰表示,Zigbee在产品端至今没有上规模,其产品规模连蓝牙的1/5都不到。现在每个月蓝牙的发货量超过200万颗。

没有谁会独霸天下

未来的网域空间必然是一个复合网络,没有任何一种方式可以做到完全覆盖。

蓝牙4.0的发展方向是运动管理、医疗健康照护与家用自动化。事实上,蓝牙4.0的低功耗技术,在设计之初,便主打医疗与健康监控等特殊市场。由英特尔发起,并由许多不同医疗技术与保健机构成立的Continua健康联盟(Continua Health Alliance),日前便已决议将低功耗的蓝牙4.0纳入接下来的标准传输技术中,目前已有许多采用蓝牙2.1+EDR规格的医疗产品如血压计、血压监测屏幕和计步器等面市。通过Continua健康联盟的正式认证,随着新技术的导入,预期将出现越来越多的蓝牙4.0规格的产品。

除医疗市场,蓝牙低功耗技术的应用还将拓展到健康监控与运动管理范畴。罗姆半导体中国设计中心总经理李骏表示,病人家属可以使用蓝牙技术的病征感应器,来时时关注在家休养的病人状况。运动者也可以在使用健身器材的过程中,通过个人计步器、脉搏机或是健身器材上的显示装置,传送并记录本人的运动状况到手机或笔记本电脑中。蓝牙低功耗特点保证了终端产品可长时间使用。

不过,并不是说蓝牙4.0的出现,将完全替代Zigbee技术。Zigbee也有它的优势,如自组网性能。NXP国际产品市场经理张伟超表示,Zigbee的组网节点可达到65000个。而蓝牙由于缺乏路由功能,所以在这方面Zigbee还是有着先天优势的。Zigbee可以说是现在最成熟的面向智能家居的应用,对于物联网这个概念,Zigbee的前景也是不错的。

Christophe Chene认为,在点对点的应用中,包括电视远程遥控、无线鼠标、键盘等配件,蓝牙智能芯片将大行其道,这主要是由于众多消费电子设备支持蓝牙智能。但Dialog也提供其他技术应对智能家庭网络等需大量节点的应用。没有任何一种方式可以做到完全覆盖,Zigbee由于其特有的组网路由功能,所以在建立复杂传感器/执行器网络时有优先条件。蓝牙4.0也有自己的弱点——组网能力不强,而且传输距离短,局限了它的覆盖范围。总之,未来的网域空间必然是一个复合网络,没有谁会独霸天下。

责任编辑:张汝娟


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