藍牙技術聯盟推出網際網路協定支援設定檔後,將IPv6層加到藍牙智慧堆疊上的工作變得更為簡單,再加上新一代藍牙智慧SoC擁有更強運算能力,因此可大幅降低藍牙智慧實現IPv6支援的開發困難度,有望加速藍牙智慧技術在物聯網市場的普及。
藍牙智慧(Bluetooth Smart)是非常成功的技術,一些分析師指出其出貨量在2020年前將達到60至90億個之間。在十年前,可與行動裝置交互運作的超低功耗無線技術還只是諾基亞(Nokia)開發實驗室中的一幅草圖而已,但現今已經大行其道,實在令人意想不到。
諾基亞提出了一個非常高瞻遠矚的願景,其後這個願景由Nordic Semiconductor及其他公司接手進行開發,並在2007納入了藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group, SIG)的旗下。
諾基亞在當時就預見到,有一天手機會演變成功能強大、與網際網路相連且能放在口袋中的電腦,將成為使用者聯網世界的重心,有如今天數十億人隨身攜帶的智慧手機。諾基亞認為這種設備具備強大功能,足以處理由小型無線設備所組成個人網路的繁重工作,而這些小型無線設備將會由小型電池來提供電源。
此一願景在過去幾年已經實現了。具備藍牙智慧的手機和平板裝置可支援五花八門的藍牙智慧配件,例如玩具、健身手環、心臟監測儀及助聽器等;這些產品會定時將它們所搜集到的資料發送到手持設備上的應用程式,以便進行分析、展示以及分享。如今,「應用配件(Appcessory)」已成為帶動藍牙智慧增長的主要驅動力之一。
由於藍牙智慧已被智慧手機廣泛採用,因此在這些應用程式中發揮了很好的效果。週邊設備製造商假設購買其產品的消費者都擁有一支智慧手機,這樣一切就會順理成章地發展下去了。智慧手機發揮著資料聚合和分析的作用,也是通往網際網路的「閘道器(Gateway)」,讓資料可依照安排好的路線從藍牙智慧週邊設備送到雲端,從而構成了「我的物聯網(Internet of My Things)」。
消除閘道器
藍牙智慧能夠以無線方式將「物件(Thing)」連接到網際網路(Internet),從而構成未來的物聯網(Internet of Things, IoT),已經被認為是合適的解決方案。該技術的優點包括標準化、成熟和低功耗。
然而,連接到物聯網的物件的主要設計重點,很可能是要能自動透過無線方式來傳送資訊,而不需要人工的介入。但是,沒有了使用者(也就是智慧手機)的介入,閘道器便會「關閉」。當然,基礎設施建設業者可以實現靜態的閘道器,但它在商業上不可行,因為這樣的設備很複雜且價格不菲,同時還需要很多個這種設備才夠用。
針對此一需求,更好的解決方案是在藍牙智慧裝置中加裝IPv6,這個IPv6標準正逐漸取代IPv4成為網際網路的主要通訊協定。具有IPv6功能的物件可彼此直接交談,而不需要閘道器的服務。因為藍牙智慧是一種短距離的通訊技術,它需要路由器的服務才可將資料轉發到網際網路上;但是這些路由器與閘道器不同,並不需要複雜的作業系統,因此在生產上將比較便宜,維護也比較簡單。
Bluetooth SIG推出網際網路協定支援設定檔(Internet Protocol Support Profile, IPSP),使得將IPv6層加到Bluetooth Smart堆疊上的工作變得比較簡單。IPSP與藍牙4.1版本(v4.1)及其後推出的版本相容。儘管如此,要在藍牙智慧上實現IPv6仍然是一個嚴峻的挑戰,然而已有藍牙智慧方案供應商的工程小組已經克服此一困難,促成了在藍牙智慧實現IPv6的發展。
在技術發展之初,將IPv6加到一個藍牙智慧設備中有可能會超過處理器的負荷,且一定會縮短電池的壽命;但自從新一代藍牙智慧方案問世之後,開發工程師就可採用這款強力的系統單晶片(SoC)來完成這項任務。
新一代藍牙智慧SoC開發商,提供在藍牙智慧協定堆疊上之完整IPv6解決方案,可在SoC嵌入式ARM處理器(其中保留了很多運算資源來運行相關的應用程式)上運行,同時提供長達幾個月的電池壽命。
更棒的是,新近推出的藍牙智慧SoC系列不但整合了功能更強大的ARM處理器(Cortex-M4F),甚至擁有比前一代SoC更低的功耗。在執行相類似應用程式的情況下,可延長電池使用壽命達500%,讓它成為實現物聯網的最佳選擇。
(本文作者為Nordic Semiconductor產品管理總監)