上網時間: 2007年09月18日
超低功率藍牙(Ultra Low Power；ULP)過去稱為Wibree，今年六月間Wibree論壇與藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)達成合併協議，成為藍牙規格中超低功率技術基礎。這項新的低功率無線技術適用於小型裝置之間傳輸簡單的數據集，且只需一顆鈕扣型電池就能使用長達十年。這意味著全新藍牙連接技術將刺激許多運用藍牙技術的新產品開發，例如手錶、慢跑鞋、電視遙控器和醫療用感測器等，任何想像中的應用都可能實現。面對如此多樣化的潛在應用，我們可預期ULP藍牙將創造出一個龐大的市場商機。然而，什麼是ULP藍牙？其核心價值為何？它和標準藍牙之間有何差異，二者之間又有何相似性呢？
當標準藍牙首度獲得認證時，業界最看好的是這項技術的五大核心價值：低成本、低功率、短距離、全球標準化以及強韌性。這每一項核心價值都歷經時間的驗證，也因為如此而促使ULP藍牙技術的發展。
首先，ULP藍牙採用同樣的監聽模式(sniff mode)，並使用和標準藍牙一樣在低功率作業時所採用的sub-rated監聽模式，唯一的差別在於ULP藍牙從連接一開始就使用這個模式。也就是說，每一次ULP藍牙連接都是自動使用sub-rated監聽模式，並自動維持在超低功率作業。這讓ULP藍牙一連接就維持在最佳狀態下，並發揮和標準藍牙一樣的最大功效。
在低成本問題上，ULP藍牙可以採用標準的現成CMOS製程技術來實現，它對時序要求也不像標準藍牙那麼嚴格，所以可以採用較低成本的晶體。這使得ULP藍牙的外部物料清單成本(BOM)低於標準藍牙。
另外，ULP也保有標準藍牙的其他核心價值，它是真正全球化的技術，可以在任何地方使用，而使用上也沒有特別的管制，不需受限於任何通訊法規。
最後，ULP藍牙強調強韌設計，它採用跳頻技術，以確保通訊不會被單一頻率阻斷系統或受其他跳頻干擾。
藍牙的原始設計已強調低功率，但是ULP藍牙更進一步針對非常非常低的功率實施最佳化設計。這項技術優勢是如何做到？其實我們都知道，藍牙裝置在大部份的時間都沒有持續的相互連接，而是單純的維持在待機的狀態，等候使用或執行工作。因此，如果一個裝置99%的時間是閒置的，那我們就應該為此種狀態設立最佳化功耗。最主要的作法就是減少使用的頻率，讓它所花費的時間少於傳統藍牙，因此當ULP藍牙連接時我們就可以明顯的減少功率消耗。藍牙使用32個頻率以建立連接性，而ULP藍牙僅用了3個。如此一來，當藍牙需要1%的工作週期(duty cycle)時，ULP藍牙只需要0.1個工作週期。另外，ULP藍牙還可藉由廣播方式(advertising)，主動向其他裝置告知它的存在，然後它可以很快速的偵測(listen)，查看是否必須與其他裝置建立連線，偵測完畢之後ULP藍牙會自動關閉一段長時間，直到下一次必要時才會再次廣播宣告其存在。
也許大家會問，既然ULP藍牙的功率效益如此高，以後又何需使用標準藍牙呢？其實ULP藍牙應該被視為標準藍牙的互補技術，因為ULP藍牙針對超低功率進行最佳化設計結果，必須犧牲某些支援功能。也就是ULP藍牙無法支援立體音樂和音響應用所要求的較高資料傳輸率和極低的傳輸延遲。另外，ULP藍牙也可以單純的只顯示它的資料。例如，一個只需要顯示‘溫度’的溫度感測器，並不需要設立連線或保留一個服務發現協議(SDP)記錄，甚至不需要仰賴協議堆疊就可以執行工作，因為只需要由一個掃描裝置就可以輕易偵測到這個儀器和溫度資料。
對標準藍牙而言，最典型的應用就是連接行動耳機和電話。這項應用需要比ULP藍牙較低延遲和較大頻寬的連接。ULP藍牙的設計目的是為了快速且高效率地傳輸小量的資料，而標準藍牙則是為了傳輸大量資料所設計。
藍牙規格可以說是目前最成功的短距離無線技術。ULP藍牙只是這個概念的下一代簡單技術演進。標準藍牙應用於行動耳機連線，而ULP藍牙則可以為數位手錶提供來電顯示(calling ID)功能；標準或EDR藍牙負責立體音響的傳輸，而ULP藍牙則實現遙控能力。不過，這兩項技術都可以整合在一顆晶片上完成。
由於矽晶面積不斷縮減，功率效益比不斷提升，因此UPL藍牙勢必將成為迄今所有無線標準中市場接受度最快的技術。不但如此，ULP藍芽的優勢還包括該技術本身的簡易性，而且在標準藍牙晶片上增添ULP藍牙並不會額外增加成本，所以該解決方案勢必成為行動電話製造商最理想的選擇。可想而知ULP藍牙將刺激所有蓄勢待發的新興應用蓬勃發展，而現在，我們可預期另一個具有十億單位的市場潛力，這也是短距離無線通訊技術真正讓所有產業人士興奮期待的時刻。
Robin Heydon
全球標準架構師
CSR公司
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