Beacon對(duì)藍(lán)牙低功耗(BLE)芯片提出挑戰(zhàn)

摘要：本文介紹了Beacon的應(yīng)用場(chǎng)景及藍(lán)牙BLE方案的優(yōu)勢(shì)。

Beacon擅長(zhǎng)信息推送和室內(nèi)定位

　　Beacon是BLE(Bluetooth Low Energy，藍(lán)牙低功耗)市場(chǎng)中一個(gè)有很大潛力的應(yīng)用。Beacon采用小型的信號(hào)收集方式，利用低功耗藍(lán)牙的特點(diǎn)，可以構(gòu)建一個(gè)小型的信息網(wǎng)絡(luò)。Beacon最典型的應(yīng)用是在利用藍(lán)牙的廣播信息做信息推送。比如去商場(chǎng)或超市購(gòu)物，如果在商場(chǎng)入口處有Beacon設(shè)備，包含了商品的打折信息或者促銷信息，打開手機(jī)啟動(dòng)相應(yīng)的Beacon應(yīng)用，一進(jìn)入商店你就可以接收到相應(yīng)的信息，可以提高消費(fèi)者的購(gòu)物樂趣，而且減少購(gòu)物體力上的負(fù)擔(dān)。去博物館參觀，走近每個(gè)展品，如果每個(gè)展品旁邊都配備有Beacon設(shè)備，你的手機(jī)馬上會(huì)接收到這樣產(chǎn)品的介紹，觀展的同時(shí)，也可以豐富你的知識(shí)。

　　另外Beacon也可以用在公共的領(lǐng)域，比如在火車站做人流統(tǒng)計(jì)，包括可以去推送一些列車的信息。這些應(yīng)用目前在日本市場(chǎng)已經(jīng)有一些試點(diǎn)，在中國(guó)也有一些大型商場(chǎng)在做這方面的應(yīng)用。廣播通訊主要是利用了低功耗藍(lán)牙的廣播信息的功能，因?yàn)樗{(lán)牙在啟動(dòng)時(shí)都會(huì)向外發(fā)出廣播信號(hào)，便于其他設(shè)備連接，而這個(gè)廣播信號(hào)可以包含一些有用的信息。

　　Beacon另外一個(gè)非常重要的應(yīng)用是室內(nèi)定位。GPS在室內(nèi)收不到信息，但如果使用Beacon相對(duì)容易。這用到了藍(lán)牙的RSSI的強(qiáng)度信號(hào)，也叫無線信號(hào)強(qiáng)度指示，當(dāng)設(shè)備距離較近的情況下，RSSI的強(qiáng)度非常大，當(dāng)距離比較遠(yuǎn)，RSSI的強(qiáng)度就會(huì)變得比較弱，通過強(qiáng)弱的變化，人們也可以反方向推算大概距離的遠(yuǎn)近。

　　例如，在醫(yī)院里如果有這樣的采集設(shè)備，人們通過采集設(shè)備可以獲知護(hù)士和設(shè)備信息，可以去控制工作上的一些管理。同樣這樣的信息也可以用在商場(chǎng)里做人流的統(tǒng)計(jì)，包括超市?？蛻粼谀膫€(gè)地方呆的時(shí)間比較長(zhǎng)，可以知道哪些產(chǎn)品受歡迎，可以做相應(yīng)的產(chǎn)品上的調(diào)整。

　　當(dāng)然，目前室內(nèi)定位還有利用手機(jī)Wi-Fi/WiLAN、ZigBee等方案，相較之下，藍(lán)牙BLE方案的功耗很低(如圖1)，而且可利用現(xiàn)成的手機(jī)。

　　在國(guó)內(nèi)，微信搖一搖等功能也支持Beacon的應(yīng)用?？梢夿eacon的應(yīng)用前景是非常好的，而且它整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)也是非常簡(jiǎn)單的。

Beacon架構(gòu)及芯片特點(diǎn)

　　通常一個(gè)低功耗藍(lán)牙芯片加上一個(gè)電池就可以簡(jiǎn)單構(gòu)成一個(gè)Beacon的基站，由于處在不停的廣播信息發(fā)送狀態(tài)，需要藍(lán)牙芯片具有非常高可靠的無線性能。此外，因?yàn)樗请姵毓╇?，所以?duì)于能耗的要求也非常高。

　　可見，Beacon BLE芯片需要三大元素：一是芯片平均電流做得非常低，第二個(gè)是具有穩(wěn)定的RSSI信號(hào)，第三個(gè)是可以提供長(zhǎng)的通信距離。為此，ROHM旗下的LAPIS Semiconductor(藍(lán)碧石半導(dǎo)體)公司推出了“ML7125-002”芯片，特色首先是對(duì)芯片本身的工作電流做了一些優(yōu)化，正常收發(fā)電流在6mA左右;除此之外，因?yàn)樗{(lán)牙不是一直處在工作狀態(tài)，有信息時(shí)處于發(fā)射狀態(tài)，沒有信息會(huì)進(jìn)入休眠狀態(tài)，所以一般地考慮電流都是算它的平均電流，把休眠電流和工作電流都考慮進(jìn)去。該芯片休眠電流做得非常低，大概只有幾百nA左右，使整體平均電流非常低。“我們跟競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手做了對(duì)比，如果使用相同的電池，我們產(chǎn)品的使用壽命基本上是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的2倍?！盧OHM半導(dǎo)體上海有限公司設(shè)計(jì)中心助理經(jīng)理劉翔稱。

　　具體地，RSSI的穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在Beacon做室內(nèi)定位。做定位時(shí)需要去采集RSSI的信號(hào)的，如果信號(hào)做得不穩(wěn)定，可能就會(huì)對(duì)采樣的距離有很大的影響。通常精度在1%以上，“我們的精度可以做到1%以內(nèi)，這樣可以提供非常準(zhǔn)確的定位?！皠⑾枵f道。

　　藍(lán)牙本身距離不是非常長(zhǎng)，一般是100米以內(nèi)，而且是在空曠環(huán)境下。實(shí)際使用時(shí)還要考慮到外界干擾等因素。通信距離長(zhǎng)，可以減少Beacon基站數(shù)量，降低系統(tǒng)成本。假如要覆蓋一定的區(qū)域，如果通信距離短，可能要放很多基站。如果通信距離非常好，只需兩三個(gè)基站即可。ML7125-002提供多種發(fā)射功率模式，在0dBm的情況下，大概通信距離40米。最高可以到4dBm，通信距離可以到100米。

本文來源于中國(guó)科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第4期第6頁(yè)，歡迎您寫論文時(shí)引用，并注明出處。