低功率ULP藍牙晶片 減少電力需求延長使用時間
更新日期:2008-07-09
自從藍牙技術發明以來，已經是攜帶型裝置中不可或缺的一項技術，由於功率低，耗電低，像是手機耳 機幾乎全都使用藍牙作為解決方案，而一些高單價的無線滑鼠，也是用藍牙取代容易受干擾的其他無線技術。下一代的藍牙技術，一方面向更高的頻寬發展，另一方 面卻向頻寬更低的方向走，由於低頻寬可以降低功率需求，藉此延長電池壽命，也許下一代的ULP藍牙技術，將會變成數位家庭控制技術的核心。
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可以用較小的電池應付較低的電力需求，像耳機的音頻信號對傳輸頻寬要求不高，反而對系統重量較為重視，因此被藍牙技術所壟斷。
現 有的藍牙技術是 Bluetooth 2.0，對使用者來說，基本上沒什麼改變，也許有人注意到產品包裝上，寫著不太顯眼的「EDR」三個英文字母，這是說他的頻寬是3Mbps，比之前的快3 倍。至於下一代的藍牙，改進之處已經宣稱好一段時間了，他們要使用剛商業化不久的超寬頻技術UltraWide Band(UWB)做為核心，將Bluetooth 3.0一口氣推到53Mbps甚至480Mbps，由於無線USB (WUSB)也是要使用相同的WiMedia Alliance UWB技術，目標是訂在480Mbps甚至1Gbps，所以也許未來WUSB與Bluetooth 3.0可以相容也說不定。
朝向更低功率邁進
制訂並維護藍牙規格 的Bluetooth SIG組織，並沒有保證Bluetooth 3.0將會有更低功率，或是更長的電池壽命，因為功率與頻寬往往是一起成長，但是Bluetooth SIG仍然有很積極動作，另外推出了超低功率的藍牙技術，稱為ULP Bluetooth。(Ultra Low Power，極低功率)
ULP 的前身是Wibree技術，Wibree跟另一個已經商業化的低功率技術ZigBee有得拼，都是想要以非常低的功率達成數位無線網路，而且這網路必須能 用一顆鈕釦電池便可工作十年！讀者們可以回想一下，你身邊有什麼電子產品是省電到這種地步的？就算是電子錶，也差不多要三、四年換一次電池。
以數字來說，ULP的功率消耗只有Bluetooth 2.0的1/10，而且
這是在傳遞時的功率消耗，ULP
又用了很多通訊電路的設計技巧，讓電路長期處於睡眠狀態，而工作時在較少的頻道做事，也用簡化通訊協定的方式，讓ULP
只要1/50的時間，就傳遞完成一些簡單資料，再回去睡眠模式。這樣做可以將電池壽命拉到最長，但頻寬也會降得很低，理論上限是1Mbps。
ULP的功用
這樣的低功率低頻寬系統，究竟有什麼用途呢？ULP目的之一是實現無線感測網路(Wireless Sensor Network)，將很多個無線裝置裝上感測器，或是給予簡單的數位控制能力，構成網路後可以透過無線方式得知周遭環境狀態，或是給予控制信號。
以 日前藍牙晶片的最大製造商CSR，在醫學會議中展示的ULP應用來說，可以用ULP將心跳監視器與手機以無線方式連結，因為心跳速率是個很簡單的數字，也 不需要一秒傳遞很多次，因此心跳監視器可以每隔一段時間，才送信號告訴手機自身裝置的存在，保持連線順便告訴手機使用者現在的心跳數字。由於ULP的功率 很低，這種系統可以讓病患身上的心跳監視器好幾年才換一次電池，而且也不用擔心無線電波是否對人體造成影響。
無線感測網路的作用並不只是 監測心跳，我們並不是美國國防部，提到無線感測網路，他們的第一個想法就是怎麼用在戰場上偵測敵人動靜，讓一顆電池可以偵測敵人部隊行徑長達一年以上。在 日常生活中，無線感測網路經常提及的點子都與居家健康照護有關，像CSR所示範的心跳監測，還有一些慢性病患的血氧監測、呼吸監測等，都是許多研究單位想 實現的目標，超低功率的無線裝置讓這件事變成可行，而Bluetooth ULP甚至與通用的資訊設備相容，這代表醫院或病人家屬，不但可以用最低的成本獲得一個可靠裝置，而且使用上就像是一般的電腦設備，不需要花時間另外學 習。
用一堆感測器偵測人體的狀況，不是用在醫學，就是用在運動訓練上，但最近遊戲的發展，讓感測器還多了娛樂用途。以終於準備在國內上市的任天堂Wii來說，他最重要的設計，就是在搖桿(Wiimote)內加裝了微機電三軸加速度感測器，可以測量你的動作方式，進而推論出打棒球或保齡球的手勁。Wii除了紅外線定位裝置外，光靠一顆三軸加速度感測器就可以做出這樣多花樣，如果使用更多的感測器呢？像是微機電陀螺儀，可以偵測旋轉率，體積也一樣迷你；或是空氣壓力計，可以檢查在運動時呼吸是否雜亂，而這就要靠各遊戲開發商的想像力了。
遙控器隨時顯示 電器運轉情形
我們 不知道未來的體感遊戲會進步到什麼程度，但我們可以確定的是，除非是使用攝影機拍攝人體動作，不然一定要使用到更多的感測器，而且必須以無線方式與主機連 結，也許Bluetooth ULP也會在這邊大展長才，就跟任天堂Wii一樣，以現成的藍牙技術連結Wiimote與主機，都是看中藍牙的可靠度與低功率特性。
另一 方面，數位家庭有一個夢想，是讓許多裝置都可以用一支遙控器控制，這不只是電視機、光碟機與冷氣機而已，還包含家中的所有電器設備，上至頭頂的燈泡，下至 音響的開關，都可以做到。更進一步，既然都可以無線連線了，遙控器上也可以知道家中各裝置的狀況，像是冷氣是否在運作，燈泡是否燒毀該換新的，都可以將資 訊彙整於遙控器上，或是傳輸至家中的電腦一目了然，甚至回報給遠遊在外的主人，這將是未來幾年低功率藍牙技術要努力的目標。
