曾经被称为Wibree的技术现已更名为ULP(超低功率)蓝牙,到六月份时该技术已被批准加入蓝牙特别兴趣组。这一新的低功率无线技术可以用于微型设备之间简单的数据集传输,采用一颗钮扣电池供电最久可以工作十年。这意味着针对手表、训练鞋、电视遥控和医疗用传感器等(所有你能想象得到的)产品领域的全新蓝牙连接应用类别已经展开。可能的使用案例是如此之多,因此有望催生出一个巨大的市场。但是什么是ULP蓝牙？其核心价值何在？与标准蓝牙相比,ULP蓝牙有何独特之处和相同点？
标准蓝牙最初被批准时,它有以下五个核心价值,分别为:低成本、低功率、小覆盖范围、全球标准化和鲁棒性。这些核心价值都经历了时间的检验,正是在这种背景之下,ULP蓝牙粉墨登场。
首先,ULP蓝牙采用了与标准蓝牙一样的呼吸(sniff)监听视模式,用于实现低功率工作。不同之处在于ULP蓝牙在连接的初始阶段就使用该功能。这就是说,每一个ULP蓝牙连接都会自动进入降低速率的呼吸模式,因此自动实现了极低的功率。这意味着,在连接时,ULP蓝牙就被优化成标准蓝牙以达到后者最高潜能时所具备的性能。
其次,在应对低成本问题方面,ULP蓝牙可以采用现成的标准CMOS制造技术进行构建,其时序要求不如标准蓝牙苛刻,因此可以采用较低成本的晶振。这意味着ULP蓝牙的外部材料成本也将比标准蓝牙低。
同时,ULP还具有蓝牙的其他核心价值,在使用时不需要进行特别的调整,不需要遵守任何限制性规则,是真正的可以用在世界地球任何角落的全球技术。
最后,ULP蓝牙被设计成具有鲁棒性,采用跳频来确保能从单频阻塞系统和其他跳频器的干扰中恢复。
最初成型阶段的蓝牙就已经被设计成低功率,但是超低功率形式的蓝牙进一步进行了相关优化。这种超低功率是如何实现的呢？蓝牙设备在大部分时间内并不是在不断地相互通信,而只是处于闲置状态,不进行任何操作,等待被动和主动地进行一些重要操作。因此如果蓝牙设备99%的时间都处在闲置状态,针对这种状态进行功耗优化是非常有意义的。这可以主要通过采用更低频率来实现,与传统蓝牙相比,其连接时间更短,连接时的功耗更低。蓝牙可采用32种频率来实现连接,而ULP蓝牙则只采用3种。因此与蓝牙1%占空比不同的是,ULP蓝牙具有0.1%的占空比。ULP蓝牙设备还可以主动通过通知来告知其他设备它的存在。接着它快速侦听以了解是否有其他设备有兴趣进行连接,然后快速关断一长段时间,直到它想再次通知它的存在。
一个显而易见的问题出现了:如果ULP蓝牙的功耗如此之理想的话,为什么还要采用标准蓝牙呢？在针对极低功率对ULP蓝牙进行优化的过程中,略有所失不可避免。对于ULP蓝牙,失去的是立体声音乐和音频应用所需的更高的数据速率和极低的延迟。ULP蓝牙不会就因此而止步,它也可以只传送数据。例如,只需要公布温度的温度传感器不需要进行连接或者不需要SDP记录,甚至需要协议栈来首先启动并运行起来。扫描设备将只查找到该设备,读出温度,仅此而已。
相比之下,连接移动手持设备和手机是标准蓝牙的一个更加典型的应用。与ULP蓝牙提供的连接相比,这种应用要求延迟更低、带宽更高。ULP蓝牙是针对非常快速而高效地传输极少量数据而设计的,而标准蓝牙则针对传输大量数据而设计。
蓝牙规范可能是目前使用的最成功的短距离无线技术。ULP蓝牙只是这种概念的一个简单的演进；标准蓝牙将用于头戴式耳机连接,而ULP蓝牙将实现数字手表显示呼叫ID；标准或EDR蓝牙将处理立体声音乐,而ULP蓝牙将用于实现遥控。但是所有这些都将在一个芯片上实现。
由于硅片面积和功率要求的影响逐渐增加,ULP蓝牙注定是迄今为止发展最快的无线标准。而不仅仅如此,其技术本身的简单性及其从标准蓝牙到ULP蓝牙成本上零的增加,将使其成为手机制造商不可抗拒的技术。而这将会引发所有即将起飞的新应用。当我们面临另一个十亿部的潜在市场时,这确实是一个为短距离无线通信兴奋的时刻。
作者:Robin Heydon
全球标准架构师
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