從應用與產品面看短距無線傳輸新趨勢

在現代社會中,網路就如同水電一般,是現代人生活不可或缺的重要元素,隨著技術進步,人們用來連網的設備不再只是電腦,包含家用電器、醫療儀器、手錶/服裝...等各種設備都有連網需求,這也間接促使短距無線傳輸技術應用越來越廣,常見的短距離無線傳輸技術有很多種,像是紅外線、藍牙、UWB、ZigBee、無線射頻識別(RFID)、近場通訊(Near Field Communication;NFC)...等,從近年來的應用與發展性來看,藍牙、NFC與Zigbee是目前最受到業界重視的3種技術。



著眼智慧家庭應用 藍牙與ZigBee推新版規範

觀察這3個技術最新推出的技術標準,可以看到它們皆著眼於健康照護與智慧家庭應用,但在探討藍牙、NFC與Zigbee三種技術的最新發展趨勢前,得先來看看是什麼樣的應用模式促使它們受到重視。自從2009年溫家寶提出「感知中國」概念後,大陸物聯網產業的發展變得相當熱門,這股熱潮甚至蔓延到全球,而Zigbee因為佈建成本低、支援節點數量多、且耗電量低,成為物聯網中最常被使用的通訊技術。


Zigbee持續深耕智慧家庭、智慧電網應用

Zigbee發展初期比較多應用於自動化控制領域,如:環境監控、工業自動化...等,在物聯網概念興起後,恰巧全球又面臨氣候異常、能源逐漸減少、人口高齡化等議題,促使物聯網中家庭自動化(智慧家庭)、智慧電錶...等應用變得益發重要,看好這股趨勢,ZigBee聯盟(ZigBee Alliance)在2013年針對相關技術標準進行改版,如:智慧能源管理(Smart Energy Profile,SEP) 2.0、家庭自動化(Home Automation)1.2版。

ZigBee聯盟在智慧能源管理上的目標,是希望廠商透過其所制定的規格,讓相關產品如智慧電表(Smart Meter)、家用能源監視器(In-home Display)、負載控制器(Load Controller)及能源閘道器(Gateway)等可以互通,與1.0相比,SEP 2.0支援層面更廣,像是採用IPv6架構,支援IEEE 802.11(Wi-Fi)、電力線網路(PLC)等通訊技術,方便串接能源耗用設備與電力系統。至於ZigBee Home Automation 1.2新增的幾個項目(如:設備配對標準化),不僅簡化智慧家庭設備的安裝與維護作業,也降低了服務供應商的成本。


藍牙看好智慧家庭應用

看好智慧家庭應用的不只是Zigbee而已,藍牙亦是其中之一。藍牙技術從發展之初便應用在消費性電子產品上,在還沒有3G上網與智慧型手機的年代,兩隻手機或手機與週邊配件(如:耳機)如果要交換資料,多半透過藍牙進行傳輸。

只不過,藍牙傳統為人所詬病的耗電問題,使其在應用推廣上無法更進一步,因此藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)在2010年發布藍牙4.0版,並加入低耗電的新標準BLE(Bluetooth Low Energy),並分成Bluetooth Smart Ready與Bluetooth Smart兩種類形,前者可執行低功耗(BLE)與傳統無線的雙模模式,後者為只能執行低功耗的單模標準。

BLE問市讓藍牙在醫療與健康照護市場上快速普及,尤其近幾年穿戴式裝置興起,加上手機作業系統廠皆已表態原生支援藍牙技術,只要使用藍牙技術的裝置就可以和行動裝置/電腦互連,這樣的方便性自然吸引廠商使用,而藍牙下一個目標就是智慧家庭聯網市場。

目前智慧家庭中所使用的設備(如:冰箱、冷氣)多半還停留在藍牙2.0版本,為了提昇Bluetooth Smart Ready與這些舊版本的相容性,及強化傳輸過程中的安全性,藍牙技術聯盟已經著手進行調整,預計今(2013)年推出4.X版(非新一代5.0版)。


NFC搶進健康照護市場

最後來談NFC,此技術早在2004年便已問市,卻因為缺乏適合的應用模式而沉寂多年,直到智慧型手機普及,帶動行動支付應用熱潮,才讓NFC在市場上翻紅,我們可以看到過去2-3年,各國皆陸續出現NFC行動支付的應用,台灣在20130年初法規解禁後,也有許多業者投入這塊市場。此外,NFC只要輕觸感應不需進行配對設定的特性,在穿戴式裝置的應用領域中,也常與藍牙相互搭配,由NFC找到裝置再經由藍牙傳輸資料。

雖然上述兩個應用模式讓NFC前景看俏,不過NFC還希望深耕健康照護市場,日前,NFC論壇(NFC Forum)發佈三個最新標準且都與健康照護有關,分別是個人健康裝置通訊(Personal Health Device Communication;PHDC)、連結換手(Connection Handover)1.3版和簽署紀錄類型定義(Signature Record Type Definition;SRTD)2.0版。

第一項PHDC為技術標準,據稱已獲得Continua健康聯盟(Continua Health Alliance;CIA)的認可,主要用途在讓醫療電子設備可以與外部電腦/手機相互傳輸資訊,另外兩項則為建議標準,是否會成為NFC最終的釋出標準仍有待觀察。連結換手1.3版允許兩個NFC裝置與Wi-Fi、藍牙等其他無線通訊技術互連,至於簽署紀錄類型定義2.0版,則提供驗證NDEF(NFC Data Exchange Format,此為NFC的數據交換格式)訊息真假的開發方式。


整合多重通訊技術 未來產品發展方向

從應用面來看短距無線傳輸技術的發展趨勢,無論智慧家庭、醫療照護、穿戴式裝置、行動支付等,最後幾乎都要連結智慧型行動裝置,才能發揮更多價值,例如:將手機拍攝的照片傳輸到智慧電視播放,或者透過手機記錄每日運動後的心跳血壓等生理數字,換言之,這些位在前端供消費者使用的裝置可能需要一種以上的無線技術,再加上體積、耗電量及製造成本等因素考量,整合多種無線通訊技術於單一晶片中漸漸成為趨勢。

像博通去年(2012)推出的新一代四合一組合晶片,整合無線區域網路、藍牙、NFC與調頻廣播(FM)等四種通訊技術於單一晶片上,不但便於製造商開發產品,總體積也較過去四種晶片分別獨立的解決方案輕巧,約莫縮減近30%尺寸。另外也有越來越多微控制器廠商,在自家產品中整合ZigBee收發器,並逐漸擴展整合範圍,像是將藍牙、藍牙低功耗、Wi-Fi等通訊技術整合至微控制器中,目前包括飛思卡爾、意法半導體、微芯等業者皆已推出相關產品。

另外值得一提的是,各大無線通訊晶片廠皆看好NFC未來的成長潛力,相關的整合型NFC產品也最多,原因在於未來不只是行動裝置會內建NFC晶片,其他消費性電子產品如:遊戲機、印表機等,也可能採用NFC技術來與其他裝置交換資料,這股趨勢會隨著行動支付使用量成長而變的更明顯,只是目前行動支付的商業模式還不夠成熟,是否真能如預期般何時才會普及應用,只怕還是個未知數。

總結來說,未來短距無線傳輸的應用趨勢將以智慧家庭、穿戴式電子裝置、行動支付為主,在產品面則會整合多種通訊方式,透過不同通訊技術的合作相互截長補短,從而創造無線傳輸技術應用的最高價值。