Mesh開啟商業(yè)應(yīng)用契機　藍牙躍升物聯(lián)網(wǎng)焦點通訊技術(shù)

　　過去藍牙主要以音頻傳輸與數(shù)據(jù)傳輸在消費性市場的應(yīng)用為主，直到2017年藍牙支持Mesh架構(gòu)，才開啟其在工業(yè)與商用市場的契機，同時也為Beacon應(yīng)用開啟更多豐富的應(yīng)用，使藍牙成為物聯(lián)網(wǎng)無線通信備受矚目的技術(shù)。

　　近幾年，全球掀起物聯(lián)網(wǎng)風潮，市場上也不斷在尋找適合的無線通信技術(shù)以滿足物聯(lián)網(wǎng)多元的應(yīng)用場景。過去幾年，藍牙在行動裝置市場已擁有極高的滲透率，但應(yīng)用方面多以消費市場的音頻與數(shù)據(jù)傳輸為主。所幸藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(Mesh)規(guī)格的出現(xiàn)，賦予藍牙部署大規(guī)模設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的能力，從而克服傳輸距離短的問題。而Mesh與藍牙廣播(Broadcast)以及藍牙5的結(jié)合，也為藍牙應(yīng)用帶來新契機，使藍牙技術(shù)得以在傳統(tǒng)應(yīng)用以外，拓展智能家居、智能樓宇以及智能工廠等新興應(yīng)用市場，在物聯(lián)網(wǎng)無線通信技術(shù)的競爭中保有一席之地。

　　物聯(lián)網(wǎng)時代來臨，市場對于聯(lián)機需求不斷增高。藍牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)亞太區(qū)資深區(qū)域經(jīng)理李佳蓉表示，面對市場發(fā)展趨勢，藍牙技術(shù)聯(lián)盟也透過藍牙基礎(chǔ)速率/增強數(shù)據(jù)速率(BR/EDR)以及低功耗藍牙(BLE)技術(shù)，來推動各面向的解決方案，并持續(xù)拓展藍牙應(yīng)用市場。

　　四大解決方案齊出　藍牙設(shè)備出貨量增長

　　從藍牙技術(shù)延伸出的解決方案主要分為四大面向，包括音頻傳輸、數(shù)據(jù)傳輸、定位服務(wù)以及設(shè)備層網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)。李佳蓉指出，音頻傳輸是藍牙最早推出也是目前應(yīng)用市場最大的解決方案，利用BR/EDR無線電技術(shù)進行點對點的傳輸，主要的應(yīng)用如無線耳機、智能音箱以及車載娛樂系統(tǒng)。2017年音頻傳輸相關(guān)的藍牙設(shè)備已達到7.9億的年出貨數(shù)量，而在三大應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)驅(qū)動下，藍牙技術(shù)聯(lián)盟預估，2022年出貨數(shù)量將達12.3億臺。

　　數(shù)據(jù)傳輸與音頻傳輸同屬于點對點的傳輸架構(gòu)，不同的是，數(shù)據(jù)傳輸運用的是BLE技術(shù)，而其目前主要應(yīng)用領(lǐng)域為穿戴式市場、健康醫(yī)療市場以及計算機接口設(shè)備。其中，醫(yī)療與健康市場為數(shù)據(jù)傳輸解決方案近幾年重要的應(yīng)用，借助藍牙連接血壓監(jiān)測儀、攜帶式超音波與X光成像系統(tǒng)，協(xié)助醫(yī)療機構(gòu)以較少的成本追蹤慢性病患者的生理數(shù)值。根據(jù)藍牙技術(shù)聯(lián)盟，數(shù)據(jù)傳輸相關(guān)的藍牙設(shè)備2017年出貨量為4.6億臺，預估2022年將成長至8.5億臺。

　　2013年蘋果推出基于BLE的信標(Beacon)裝置iBeacon，開啟藍牙在定位服務(wù)解決方案的應(yīng)用。最初，Beacon是采一點對多點的拓撲架構(gòu)進行單向廣播，可以進行地標訊息傳送、室內(nèi)導航以及資產(chǎn)追蹤。而2017年藍牙宣布支持Mesh架構(gòu)后，Beacon也借Mesh發(fā)展出多點對多點的廣播，并進一步帶動Beacon的應(yīng)用商機。而定位服務(wù)也有望成為藍牙設(shè)備應(yīng)用方向上成長速度最快者，根據(jù)藍牙技術(shù)聯(lián)盟的預估，相關(guān)設(shè)備年出貨量將從2017年的4,000萬臺，大幅成長至2022年的4億臺。

　　除了為Beacon應(yīng)用加值，Mesh網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)也使得藍牙能用以部署大規(guī)模的設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案，應(yīng)用于樓宇控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)以及自動化系統(tǒng)中。藍牙Mesh同時開啟了藍牙在工業(yè)與商用市場的應(yīng)用契機，使之不再只是聚焦于消費型的應(yīng)用。而藍牙技術(shù)聯(lián)盟也預估，用于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的藍牙裝置年出貨量有望在2022年快速成長至5.2億臺(圖1)。

圖1 藍牙技術(shù)聯(lián)盟預估，用于設(shè)備網(wǎng)絡(luò)的藍牙裝置年出貨量有望在2022年達到5.2億臺。數(shù)據(jù)源：藍牙技術(shù)聯(lián)盟

　　藍牙Mesh結(jié)合Beacon廣播應(yīng)用更上層樓

　　過去，不論是藍牙點對點或是廣播傳輸，在應(yīng)用上皆面臨到傳輸距離短、覆蓋范圍不夠廣的問題。雖然可以借助前端設(shè)計的調(diào)整來增加傳輸覆蓋范圍，如采用功率放大器(PA)提高發(fā)射功率，或是利用低噪聲放大器(LNA)提升接收靈敏度，但卻無法提升整體網(wǎng)絡(luò)容量。而為解決此技術(shù)問題，藍牙技術(shù)聯(lián)盟于2015年開始投入BLE多點對多點傳輸?shù)募夹g(shù)開發(fā)，并于2017年7月正式發(fā)布藍牙Mesh規(guī)格。

　　藍牙Mesh規(guī)格的出現(xiàn)，使得藍牙得以透過節(jié)點與節(jié)點的串連，布建大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，解決藍牙傳輸距離短的問題，也從而發(fā)展出更多應(yīng)用。藍牙技術(shù)聯(lián)盟亞太區(qū)開發(fā)者關(guān)系經(jīng)理任凱表示，智能照明系統(tǒng)是藍牙Mesh最好的無線接入點(Access Point, AP)，不論是在智能樓宇、工廠或是商場都會設(shè)置照明系統(tǒng)，因此可以以智能照明系統(tǒng)作為藍牙Mesh的主干網(wǎng)絡(luò)，并將之連接至其他設(shè)備、傳感器或Beacon進行訊息中繼，以擴大系統(tǒng)應(yīng)用范圍。

　　而為滿足智能家居與智慧樓宇等應(yīng)用在安全性的要求，藍牙技術(shù)聯(lián)盟也透過強制加密來提高藍牙Mesh系統(tǒng)的安全防護。任凱指出，過去BLE面向傳輸并未強制要求針對訊息進行密鑰加密。而在藍牙Mesh的應(yīng)用中，任何設(shè)備要加入藍牙Mesh系統(tǒng)，都必須擁有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)層與應(yīng)用層的密鑰，不允許在沒有加密的情況下進行訊息傳輸。系統(tǒng)也可以借助密鑰更新機制，將不受信任的裝置從藍牙Mesh系統(tǒng)中剔除。

　　藍牙Mesh規(guī)格的出現(xiàn)也創(chuàng)造更多Beacon應(yīng)用的可能性。任凱進一步說明，在許多實際應(yīng)用場景中，Beacon基地臺須傳遞一種以上的訊息，如大型商場中，基地臺可能要傳送50家以上的商家廣告訊息給用戶。但過去藍牙4.0版本Beacon基地臺只能廣播單一訊息，若要更換廣播內(nèi)容就必須借助其他通訊技術(shù)，如Wi-Fi或4G來更新Beacon基站的廣播內(nèi)容。而導入藍牙Mesh技術(shù)后，將可大幅簡化訊息更新的程序?；嘏_只須配置藍牙芯片，就可以透過現(xiàn)有節(jié)點間的訊息交換來更新廣播的內(nèi)容。此外，再加上藍牙5在廣播消息負載量的提升，都將促使Beacon廣播內(nèi)容更為豐富、多元。

　　而零售業(yè)者也可借助Beacon結(jié)合Mesh提供更多元的服務(wù)(圖2)?，F(xiàn)今，許多大型零售商同時握有在線與線下通路，為了使在線與線下價格維持一致，業(yè)者必須耗費額外的時間與人力時時更新價格卷標。而結(jié)合Mesh后，零售業(yè)者可以透過藍牙Mesh照明系統(tǒng)與店內(nèi)的Beacon系統(tǒng)、電子價格卷標連接，進行優(yōu)惠訊息以及價格的更新，大幅增加應(yīng)用的方便性。

圖2 零售業(yè)者可將透過藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，連接商店內(nèi)的Beacon、傳感器與電子價格卷標，延伸出更多元的服務(wù)。 數(shù)據(jù)源：藍牙技術(shù)聯(lián)盟

　　IoT成藍牙新興發(fā)展動力

　　在藍牙Mesh與Beacon的結(jié)合下，藍牙技術(shù)已從一對一連接發(fā)展到可應(yīng)用廣播甚至Mesh拓撲網(wǎng)絡(luò)的型態(tài)，為大規(guī)模設(shè)備布建的物聯(lián)網(wǎng)需求提供了更完整且良好的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，尤其藍牙在行動裝置市場的高滲透率、低功耗及無限制的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，更是其切入物聯(lián)網(wǎng)市場的優(yōu)勢。工研院產(chǎn)經(jīng)中心(IEK)研究員魏伊伶表示，目前藍牙技術(shù)仍以音頻串流及數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用為主，預期未來也將隨著智能型手機無線音訊的普及持續(xù)成長。而物聯(lián)網(wǎng)方面的應(yīng)用也將形成藍牙應(yīng)用市場另一股新興成長動力。

　　以整體物聯(lián)網(wǎng)市場來說，企業(yè)對企業(yè)(B2B)的應(yīng)用商機會較快發(fā)酵，包括智能城市、智能制造以及醫(yī)療等應(yīng)用，在布建模式上都采用B2B項目形式提供，顯示公共與商業(yè)應(yīng)用仍是初期的主要發(fā)展方向。而藍牙除了在智能照明、智能樓宇等領(lǐng)域極有潛力外，室內(nèi)導航、醫(yī)療物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用亦是藍牙切入市場的機會。此外，藍牙去中心化的特性提供獨立、安全且可快速建構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)。舉例來說，在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不佳或特殊災難發(fā)生時，即可運用藍牙Mesh的技術(shù)，建構(gòu)一個獨立于因特網(wǎng)的局域網(wǎng)絡(luò)。

　　在企業(yè)對消費者(B2C)市場，智能家居應(yīng)用預期將成該市場的主要驅(qū)力，隨著智慧音箱的普及帶動智能家居設(shè)備需求，近期許多以藍牙為聯(lián)機基礎(chǔ)的家庭設(shè)備陸續(xù)問世。魏伊伶分析相關(guān)產(chǎn)品設(shè)計重點指出，設(shè)備間的兼容性以及操控的方便性相當重要。因此，除了要與既有的設(shè)備兼容，許多產(chǎn)品會綁定手機平臺，以App做為控制設(shè)備的主要載具，透過與Apple HomeKit等手機智能家居平臺的整合來簡化設(shè)備操控。

　　盡管目前已有許多廠商陸續(xù)推出商用化產(chǎn)品，但魏伊伶認為，未來智能家居競爭重點可能仍會聚焦在Google Home、Apple HomeKit以及小米米家系統(tǒng)等平臺的競爭上，因此她建議，廠商可依據(jù)投入之市場需求與平臺建立合作關(guān)系。

　　物聯(lián)網(wǎng)浪潮也將連帶影響無線通信模塊的發(fā)展趨勢，魏伊伶觀察指出，進入物聯(lián)網(wǎng)時代，無線通信模塊將朝系統(tǒng)單芯片(SoC)的形式發(fā)展。過去無線通信模塊只須進行數(shù)據(jù)傳輸，而因應(yīng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用所需，未來無線通信模塊還必須具備數(shù)據(jù)儲存，以及數(shù)據(jù)處理的功能來進行初步運算，因此SoC將成大勢所趨。另外，過去業(yè)者在選擇無線通信模塊的考慮，主要著重在成本以及效能表現(xiàn)上，而隨著物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場域越來越廣泛，許多布建皆采電池供電，因此低功耗也將成為無線通信模塊發(fā)展的要點。

　　物聯(lián)網(wǎng)浪潮掀起無線通信技術(shù)間的競爭，藍牙技術(shù)在傳輸速率與數(shù)據(jù)量上雖然不及其他無線通信技術(shù)，但事實上，有許多物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用并不需要太大的數(shù)據(jù)傳輸量，因此藍牙仍有望借著低功耗與可獨立于因特網(wǎng)運作的特性，躍升為物聯(lián)網(wǎng)無線通信的焦點技術(shù)。