蓝牙5.0解读 挑战ZigBee抢夺IoT市场

　　最新版蓝牙5.0（Bluetooth5.0；BT5）将大幅扩展个人局域网络（PAN）以及网状网络的连接范围，并进一步在家庭与建筑物自动化领域挑战Zigbee技术。从长期来看，供货商与分析师都呼吁不同网络之间建立互连，以便在新兴的物联网（IoT）中实现互操作性。

　　低功耗、4倍距离、2倍速度、8倍传输

　　Bluetooth 5预计于2016年末至2017年初发布，其在低功耗连接的距离与速度将各自提升4倍和2倍，而无连接式的广播数据传输量將提升八倍。

　　蓝牙技术联盟（BluetoothSIG）一举将BT5的峰值传输速率从1Mbits/s提高到2Mbits/s，连接范围也从30公尺延伸到100公尺。根据BluetoothSIG在正式发布BT5与网状网络规格时指出，这些增强的功能以及更大的广播数据传输量，将使“我们从「app与设备配对」（app-paired-to-device）的模式转向「非联机式」（connectionless）的IoT服务发展。”

　　专为BT5打造的芯片也必须扩展物理层，预计在今年底以前就可开始出货。至今尚未命名的BT网状网络规格将与现有芯片兼容，因此预计会更早出现。

　　市调公司ABIResearch分析师AndrewZignani表示，这一进展让蓝牙更进一步扩展到整个家庭与庭院，利用智能手机或平板电脑就可以当作控制器，因而不必像Zigbee一样还需使用家庭网关。

　　透过网状网络，蓝牙甚至还能够深入智能建筑物与智能城市等应用。然而，他补充说，“它还必须逐渐整合于涵盖Wi-Fi、ZigBee、Thread与Z-Wave等多种无线技术的IoT网关或智慧中枢（hub），”才能完全实现IoT。

　　“对于智慧家庭和建筑物来说，涵盖范围至关重要，而速度更快更好，”赛普拉斯半导体（CypressSemiconductor）无线部门副总裁EranSandhaus表示。Cypress最近还收购了博通（Broadcom）的IoT业务。

　　Cypress目前己开始出样新的蓝牙芯片，透过内建的升压功率放大器将连接范围扩展到400公尺，不过其代价是更高的功耗。“市场对于长距离蓝牙的需求高于预期，”Sandhaus强调，客户将会使用这些芯片控制一切事物，从家中庭院的洒水器到停车计费表等。

　　为了扩展传输范围，BT5将使用更精密的接收器设计，而非Cypress开发的发射机。该规格还支持更高8倍的广播数据传输速率，提高其室内定位app与网状网络应用。

　　ABIResearch的Zignani指出，网状网络规格将大幅扩展蓝牙所支持的范围与节点数量，还可利用整个节点之间共享的数据，实现各种智能应用。

　　相较于ZigBee与Thread所用的途径，网状网络将采用其他更简单的建置方式。但Zignani指出，其折衷之处在于“所有的节点都接收信息以及进行传送，甚至是不相关的，这表示设备必须花更多时间于唤醒以及传递不一定必要的信息，增加了网络的功耗负载。”

　　其结果是“延迟并不算太严重。。.。。.虽然消耗更多的功率，但你能将信息传送地更远，而且也更简单。”Cypress的Sandhaus补充说，这些增强的功能将使蓝牙越来越有能力与Zigbee竞争消费与商用传感器节点等应用。

　　打造互连互通的IoT网络

　　当然，各种竞争的无线技术也不会等闲视之。

　　去年十二月，Zigbee联盟（ZigbeeAlliance）批准其3.0规格，为其瞄准家庭与建筑物自动化的初始ZigBee规格建立统一各种应用配置的共同架构，并展开与EnOcean联盟的合作。在一年多以前，该联盟还曾与Google旗下Nest推出的智能家居协议Thread达成互操作性协议。

　　新的900MHz HaLow为Wi-Fi带来了更长的距离以及更低功耗，“Z-Wave则继续保有其于家庭安全市场的强力位置，”Zignani强调。

　　Thread提供基于基于IPv6的802.15.4网络版本，而Zigbee则早在去年即已支持Thread。“虽然蓝牙4.2规范规定提供支持6LoWPAN的能力。。.。。.但这还未经标准化，”Zignani认为IPv6可望成为“确保执行于不同网络层的各种IoT设备之间互操作性”的潜在关键途径。

　　最终，“并不会只有一种连网解决方案。。.。。.但采用Wi-Fi、蓝牙与802.15.4等技术组合的设备，每一种技术都有各自的长处和限制，”从而为多协议芯片与家用路由器开启机会之门。

　　BluetoothSIG已为IP支持成立了一个工作组，但其争议点同样在于采用IP的成本。“如果你必须在本地处理每个单元，IP可能是非常重要的，但许多app多半透过手机或家庭中枢作业，所以只需使用网络处理转换层，”Sandhaus说，“IPv6需要较繁重的堆栈和协议，并不一定都具有成本和功率效率，所以只在需要时才使用。”

　　整体而言，Sandhaus同意各种不同的技术之间寻求合作（而非竞争），才是物联网的未来方式。“目前彼此之间存在很大的差距，而蓝牙5.0就是要试着消除其中一部份的差距，”Sandhaus说，“长期来看，我们需要融合蓝牙和Wi-Fi，共同打造无处不在的网络……”

　　根据BluetoothSIG预计，今年将有近30亿个蓝牙设备出货，这一数字将在2020年时达到50亿台，届时将在物联网中占1/3的节点。

　　根据ABIResearch，蓝牙目前在智慧家庭市场的占有率约为8%，预计将在2021年以前成长超过26%。然而，Zignani指出，“基于802.15.4的解决方案，如ZigBee与Thread，预计将强劲成长，从目前不到17%的市占率快速成长，预计将在2021年以前达到近30%。”