藍牙(Bluetooth)技術今年又迎來了里程碑式進步。9月,藍牙技術聯盟發布了藍牙核心規范6.0及其中新功能藍牙信道探測(Channel Sounding)。相比過去,藍牙已經逐漸擴展到低功耗數據傳輸、室內定位服務、可靠大規模設備網絡等領域。
根據藍牙技術聯盟最新報告顯示,2028年藍牙設備年度總出貨量將達到75億臺。可以說,在藍牙6.0的推動下,藍牙未來的市場還會繼續保持增長。
新規范剛剛推出,讓產品從舊規范轉換到新規范,還要充分發揮新規范的能力,一定會經歷一段過渡時間。此時,選擇一款正確的產品跨越新標準就至關重要了。
在藍牙6.0規范推出之際,Silicon Labs(芯科科技)就火速跟進,其強大的藍牙產品組合和行業領先的藍牙架構現已支持藍牙6.0和藍牙信道探測。為了讓工程師快速了解藍牙6.0技術,并從產品層面徹底理解藍牙6.0,EEWorld邀請到了芯科科技產品營銷經理Aashish Chaddha進行了一次專訪。
芯科科技產品營銷經理Aashish Chaddha
極具顛覆性的藍牙6.0
藍牙6.0可以說是這幾年藍牙技術進步最快的一次。總結起來,藍牙6.0引入藍牙信道探測(Channel Sounding)、基于決策的廣告過濾和廣告主監控(Decision-Based Advertising Filtering and Monitoring Advertisers)、ISOAL增強、LL擴展功能集、幀空間(Frame Space)更新等新功能和特性,為藍牙注入了更多想象力。
隨著對一系列新功能和開發的展望,新的藍牙6.0必定會對連接的無線智能設備的性能和效率產生重大影響。這一改進主要由藍牙信道探測的引入驅動,藍牙信道探測將瞄準以下兩類應用:定位和接近感知,包括寵物和資產追蹤器、智能鎖、無鑰匙進入系統等應用。
相比過去,藍牙6.0在吞吐量和延遲上也有很大進步。Aashish Chaddha對此解析道,雖然規范更新的詳細信息沒有公開發布,但在藍牙技術聯盟的網站上發布了一份規范開發的概述,其中討論了更高的吞吐量、超低延遲HID接口以及在5/6 MHz頻率上運行。藍牙規范的每次修訂都會將藍牙技術延伸至更廣闊的應用和場景中。在未來的版本中,可以預見這一趨勢將繼續下去,會出現更多的功能,來實現新的拓撲結構、更高的吞吐量、更低功耗的運行、創新的音頻功能、增強的定位服務等等。
信道探測如何顛覆千行百業
信道探測無疑是藍牙6.0的看家本事,它能夠讓兩個低功耗藍牙設備之間實現了雙向測距,旨在徹底改變距離測量的精度。“信道探測能有效滿足客戶對物品和人員進行精確定位和位置追蹤的需求。這項技術通過提供實時、準確的位置數據,有可能徹底改變資產追蹤、寵物追蹤和物品尋找這些應用。”Aashish Chaddha解析道。
對于消費性應用,信道探測可以改變物品和寵物的尋找方式,以及醫院中的關鍵資產定位。比如說,護士和醫生在尋找心電圖機、輸液泵等基本的救生設備時經常會面臨挑戰,這些設備通常放在手推車上,很難在不同樓層之間找到它們。信道探測可以幫助追蹤這些關鍵資產,確保它們在需要時總是可以被找到。
對于工業應用,信道探測可以增強人們的工作效率。比如說,它可以通過在電動工具等資產周圍創建地理圍欄,來強化倉庫和建筑工地中的資產追蹤和管理。如果這些工具離開建筑工地或預定義的邊界,你將會得到警報提醒。再比如,在大型購物中心或零售中心,將藍牙信道探測與電子貨架標簽技術相結合,可以徹底改變室內導航。這種結合可提供精確的方向和實時更新,從而更容易定位特定的產品,例如服裝或特色食品,可以定位到精確的貨架。在機場或火車站等繁忙的交通樞紐,它還能提供前往登機口或站臺的清晰指向,從而簡化導航過程。
不止如此,信道探測還可以與其他技術相結合,開啟更多的創新應用場景。當與到達角(Angle of Arrival,AoA)和出發角(Angle of Departure,AoD)技術配合使用時,它可以提高智能鎖等應用的定位精度和接近感知能力。AoA和AoD可以確定物體的相對位置,而信道探測可以測量距離,這種組合非常適合于開發安全入口設備。
從上面的應用來看,信道探測這項技術似乎與超寬帶(UWB)技術有一定重合度,那么二者有什么不同?Aashish Chaddha解析道,雖然信道探測和超寬帶(UWB)技術都能優化低功耗藍牙(Bluetooth LE)設備的距離測量和定位精度,但信道探測是更為普遍的解決方案。與超寬帶不同,信道探測不需要額外的硬件組件來實現,這使得它在許多應用中的采用更加簡單直接。換言之,信道探測可以帶來更高的成本效益和效率。此外,信道探測還具有增強的安全功能,可以降低中間人攻擊的可能性。
Silicon Labs怎么看待藍牙6.0
為什么在藍牙6.0推出后,Silicon Labs能如此迅速跟進?Aashish Chaddha對此解釋,Silicon Labs致力于引領物聯網(IoT)和無線協議的發展,在藍牙6.0標準推出后作出的快速響應彰顯了這一承諾。“我們迅速采用了新標準,因為我們認識到在行業中成為標準的早期采用者和創新者非常重要。我們能夠在已經量產的現有片上系統(SoC)上支持藍牙6.0,這展示了我們快速適應和集成新標準的能力。”
通過不斷更新的硬件和軟件以符合新的規范,可以確保Silicon Labs自己的客戶能夠獲得最先進、最可靠的藍牙解決方案。這種積極主動的方法使Silicon Labs能夠保持自己在物聯網和無線協議領域的領先地位,為客戶提供開展創新和獲取成功所需的工具。
事實上,在藍牙5.4時期,Silicon Labs的產品就取得了不錯的應用。根據Aashish Chaddha介紹,帶響應的周期性廣播(PAwR)是藍牙5.4的一項關鍵功能,Silicon Labs將這一功能描述為沉睡的巨人,因為他們認為它尚未充分發揮出潛力。除了電子貨架標簽(ESL)外,還有一些應用也可以受益于這一功能。在ESL之外,PAwR還可用于資產管理、智慧城市,甚至是用于汽車中的非關鍵部件,以防止CAN總線中的數據過載。現在,市場正在逐漸認識到PAwR的潛力,并探索其在ESL以外的應用。
正因如此, Silicon Labs對于市場采用藍牙6.0和信道探測技術也充滿信心,因為家居、生活、工業和商業領域的眾多應用都可以從這些新技術中受益。
Silicon Labs如何讓藍牙6.0實現
具體到最新的藍牙6.0產品層面,Silicon Labs功耗優化的無線SoC產品BG24和BG27,以及全新的開發套件RB4198A無線電板和即將推出的DK2606雙天線套件,可以幫助開發人員使用最新的藍牙標準構建應用。
Silicon Labs以開發功耗優化的無線SoC和MCU而聞名。BG22 SoC也是一款非常節能的產品,是傳感器、開關、插頭和電池供電工具的理想選擇。BG24 SoC擁有高性能和高集成度,具有大容量閃存和RAM,適合需要大量代碼空間的應用;BG24支持高輸出功率,并針對信道探測進行了優化。BG27 SoC則具有DCDC降壓和升壓功能,是芯科科技電池通用性最強的SoC,支持廣泛的電池電壓范圍,工作電壓低至0.8V;它采用CSP封裝,適用于微型節能傳感器。
此外,Silicon Labs提供了多種套件來幫助開發人員評估信道探測技術和開發應用。單天線方面,RB4198A無線電板既可單獨提供,也可作為PK6036A專業套件的一部分提供,PK6036A專業套件包括兩塊RB4198A無線電板和無線專業套件主板。對于雙天線設置,將于2024年12月推出DK2606,該板尺寸為33 mm x 33 mm,非常適合汽車鑰匙或資產追蹤等小尺寸應用。DK2606還配有一個IMU傳感器,可以檢測移動并喚醒標簽,確保標簽不需要一直處于活動狀態;配備還包括射頻開關、調試器、連接器、按鈕和LED。
單天線和雙天線兩個版本具體怎么選擇?Aashish Chaddha解釋道,雖然藍牙6.0規范并未強制要求使用多天線,單天線就足夠了。不過,根據Silicon Labs的觀察,使用多個天線路徑可以增強距離計算的穩健性和準確性。這在標簽或反射器處于非最佳位置的情況下尤為有利。另一方面,單天線設置是直接視距應用的理想選擇,因為它們在信道探測過程中只使用單個天線路徑,可以簡化設計并降低功耗。
除了硬件,軟件同樣重要。Silicon Labs的信道探測解決方案支持用戶調整連接間隔、天線路徑和掃描信道等參數,從而可以根據需求優化功耗。這種靈活性確保其解決方案能夠滿足各種功耗預算,同時提供可靠的性能。
對于藍牙6.0及后續標準,Silicon Labs將繼續跟進,發布符合標準的協議棧更新,集成最新功能和差異化性能。Aashish Chaddha強調,Silicon Labs的市場工作仍將聚焦于關鍵的商業、工業和消費領域,因此計劃優先支持新的藍牙功能,以賦能和強化這些領域的應用。
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