藍芽的迷霧追魂(下)

本文作者:admin       點擊: 2011-04-25 00:00
前言:
於1994年發明的藍芽技術,歷經了十餘年的養兵征戰,規格版本也進化到4.0;然而,藍芽真的征服世界了嗎?手機用的耳機不談,藍芽在其他領域的戰功好不好,眾人寸心知。試問您有在用藍芽的滑鼠與鍵盤嗎?再試問閣下有在用藍芽遙控器在PS3上看藍光片嗎?就這兩個問題的答案,也許會激發您心中的迷團。究竟消費者還需要更快速的藍芽技術嗎?

細看藍芽的協定(Protocol):

藍芽的協定堆疊,雖然定義的完整,可是對於使用者的立場觀點來說,過於繁瑣,工程人員也累。現在幾乎都是晶片供應商也得提供相呼應的軟體堆疊。

². AVCTP (Audio/video Control Transport Protocol):Audio/Video裝置傳載機制的訊息交換。好比說,藍芽遙控器與PS3的對談。

 
<<< 圖42 AVCTP的使用。>>>

L2CAP最適用於Audio/Video方面的應用,而AVCTP是Audio/Video應用中的重要協定之一,主要的任務就是用來載送控制訊細。這一點可以從軟體堆疊來查證。

 
<<< 圖43 AVCTP軟體堆疊架構。>>>

². AVDTP (Audio/video Distribution Transport Protocol):該協定定義了A/V串流的溝通、建立與傳送步驟。

 
<<< 圖44 AVDTP的使用。>>>

². BNEP (Bluetooth Network Encapsulation Protocol):講白了即是利用藍芽管道來載送常用的網路協定,比如說,IPv4、IPv6等。

 
<<< 圖45 BNEP over L2CAP的堆疊概略圖。>>>

². OBEX (Object Exchange):物件傳輸協定,若是從網路階層論來看的話,OBEX該是Session Layer。典型的OBEX應用諸如同步(Synchronization)、檔案傳送、物件推送(Object Push)等。

 
<<<圖46  OBEX協定。>>>

². TCP (Telephony Control Protocol):定義了BT裝置間語音、資料呼叫的控制信號。
 
<<< 圖47 TCP的運用。>>>

². RFCOMM with TS 07.10:這個協定的主要用意就是模擬RS-232串列埠的信號線來傳輸。可以直接對接或是透過通信段(Communication segment)來溝通。

 
<<< 圖48 透過通信段來連接。>>>

 
<<<圖49 直接對接的方式。>>>

藍芽3.0暨藍芽4.0

話說藍芽規格的始末,1994年Ericsson發展出利用展頻頻率跳躍(frequency-hopping spread spectrum)技術的規範。由Bluetooth SIG於1998將規格正式化,稱為Version 1.0。Bluetooth 1.1於2002被納為IEEE 802.15.1,修正了Version 1.0與Version 1.0B的錯誤。後來,還有Bluetooth Version 1.2。2004,進化到Bluetooth 2.0 + EDR,EDR是Enhanced Data Rate的意思,實質的傳輸速率有2.1Mbps。2007,Bluetooth Version 2.1 + EDR。2009,又冒出Bluetooth Version 3.0 + HS。2010,Bluetooth Version 4.0。

除非閣下是藍芽的開發者與專注廠商,否則相信您與消費者一樣,誰搞的清楚其中來龍去脈與差別。這是工程師自爽的傑作,把消費者當傻瓜在耍。USB 2.0即使ECN變更很多,可是它不讓消費者引起任何困擾,才能成為史上最為成功的介面王。

從來就不認為藍芽可以大鳴大放,總是覺得這個規格的制定別有用心,故意將技術門檻拉的高高地,規格的描述又深奧難懂;讓中小企業根本無從進入,有讓幾個大型企業獨吞市場的嫌疑。事實上,您只要看一看產品的供應商,自然心中有數。

2009,BT SIG又發表了「Bluetooth 3.0 + HS」。中心的思想之一即是與802.11通信協定的整合,透過與802.11 PAL(Protocol Adaptation Layer)的整合,傳輸速度的理論值約24Mbps。強調電源管理最佳化。

 
<<< 圖50 Bluetooth 3.0 + HS的約略架構。>>>
 
<<<圖51  BT 3.0 donggle。>>>

Bluetooth SIG並且導入了AMP(Alternate MAC/PHY)架構設計的方式,得以使用802.11無線網路頻段來傳輸資料。

技術規範 藍芽 V2.1 + EDR 藍芽 V3.0 + HS
射頻(radio frequency) 2.4GHz 2.4GHz 與 5GHz
傳輸距離 10公尺 10 公尺
傳送速度 1~3 Mbps ~ 54Mbps
應用實效速度 0.7 ~ 2.1 Mbps ~ 24Mbps
Nodes/Active slaves 7/16777184 與V2.1 + EDR相同
安全性 64b/128b 以及 應用層使用者定義 128b AES
耐用性(robustness) Adaptive fast frequency hopping, FEC, fast ACK CSMA/CA with collision detection, ARQ, FEC, CRC 
時延(latency) – 從非連接狀態到開始送資料之間的總時間 100ms AMP: 與 V2.1+EDR相同UCD: 低於V2.1+EDR
政府監管 世界通用 與V2.1 + EDR相同
認證機關 Bluetooth SIG 與V2.1 + EDR相同
語音能力 Yes 與V2.1 + EDR相同
網路連接(topology) Scatternet 與V2.1 + EDR相同
功率消耗 假設參考為1 小於1
Service discovery Yes 與V2.1 + EDR相同
Profile 概念 Yes 與V2.1 + EDR相同
主要應用 手機遊戲機耳機串流立體音樂汽車PC等 手機遊戲機耳機串流立體音樂汽車PC大容量傳輸(bulk transfer)同步視訊串流等
表3 
藍芽3.0的USB配接器,市面上已經可以尋覓的到;Class-1通信距離100米,Class-2為10米。
 
 
<<< 圖52,53 Bluetooth 3.0的USB Dongle市面上找的到。取自Planex。>>>

當大家還在似懂非懂的混沌時機下,藍芽核心規格4.0又悄悄上身了。此回主打的特點就是超低功率(low energy),超長的電池續航力。換句話說,『省電科技』該是Bluetooth 4.0的訴求點。不過,請注意水面上黑天鵝底下暗流,超低功率藍芽裝置需要新的硬體(晶片),而且不能與既存藍芽裝置互通;除非您採用雙模式設計。沒錯! 這正是工程師專門搞出來的傑作,玩爽自己、類垮別人。

如果,在成本上、技術上都能隱性藏起來,而且成功推出,對於鍵盤滑鼠等裝置,說不定是一個福音好消息。

而且,超低功率並不支援串流方面的應用。很明顯,這個規格的應用很容易踢到鐵板,除非是封閉式系統內的玩法。官方說法是主攻醫療保健、運動與健身、安全及家庭娛樂等市場。
 
 
<<< 圖54.55民間看到的Logo。>>>


運動市場的滲透:

LOHAS新生活運動當道,康健領域受到當代人的重視。既然要錢、也要健康,魚與熊掌雙方兼得。騎自行車是現代人的生活活動與運動方式,而藍芽卻是看中了這塊市場,在產品商的努力打拼之下,藍芽的技術總算發芽,出現一道生機。

 
<<<圖56 BT SIG舉辦的盛會。>>>

總之,藍芽這種規格的制定法,過於繁瑣,野心過度;無論是對工程人員還是消費者都是不利的。USB為何會這麼成功,Wi-Fi會無所不在,或許內在有多厲害的技術不是那麼容易,但是對於消費者簡單易用,這才是當前的存活王道。


[ 參考資料暨延伸閱讀:]
1. http://www.bluetooth.com/English/Technology/Works/Pages/Core_Specification_v30.aspx。
2. http://www.stonestreetone.com/tw/bluetopia.cfm。
3. http://en.wikipedia.org/wiki/Bluetooth。
4. http://ja.wikipedia.org/wiki/Bluetooth
5. http://www.bluetooth.com/English/Products/Pages/low_energy.aspx。
6. http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Experience/In_Your_Car.htm。
7. http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Experience/On_Your_Phone.htm。
8. http://www.bluetooth.com/Bluetooth/Experience/At_Home.htm。
9. http://bluetooth.com/English/Technology/Building/Pages/Specification.aspx,藍芽規格下載點。
10. http://futuresound.tv/index.php/ja/style-news/5738-casio-g-shock-bluetooth-40-prototype。

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