Beacon對藍牙低功耗(BLE)芯片提出挑戰

摘要：本文介紹了Beacon的應用場景及藍牙BLE方案的優勢。

Beacon擅長信息推送和室內定位

　　Beacon是BLE(Bluetooth Low Energy，藍牙低功耗)市場中一個有很大潛力的應用。Beacon采用小型的信號收集方式，利用低功耗藍牙的特點，可以構建一個小型的信息網絡。Beacon最典型的應用是在利用藍牙的廣播信息做信息推送。比如去商場或超市購物，如果在商場入口處有Beacon設備，包含了商品的打折信息或者促銷信息，打開手機啟動相應的Beacon應用，一進入商店你就可以接收到相應的信息，可以提高消費者的購物樂趣，而且減少購物體力上的負擔。去博物館參觀，走近每個展品，如果每個展品旁邊都配備有Beacon設備，你的手機馬上會接收到這樣產品的介紹，觀展的同時，也可以豐富你的知識。

　　另外Beacon也可以用在公共的領域，比如在火車站做人流統計，包括可以去推送一些列車的信息。這些應用目前在日本市場已經有一些試點，在中國也有一些大型商場在做這方面的應用。廣播通訊主要是利用了低功耗藍牙的廣播信息的功能，因為藍牙在啟動時都會向外發出廣播信號，便于其他設備連接，而這個廣播信號可以包含一些有用的信息。

　　Beacon另外一個非常重要的應用是室內定位。GPS在室內收不到信息，但如果使用Beacon相對容易。這用到了藍牙的RSSI的強度信號，也叫無線信號強度指示，當設備距離較近的情況下，RSSI的強度非常大，當距離比較遠，RSSI的強度就會變得比較弱，通過強弱的變化，人們也可以反方向推算大概距離的遠近。

　　例如，在醫院里如果有這樣的采集設備，人們通過采集設備可以獲知護士和設備信息，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里做人流的統計，包括超市?？蛻粼谀膫€地方呆的時間比較長，可以知道哪些產品受歡迎，可以做相應的產品上的調整。

　　當然，目前室內定位還有利用手機Wi-Fi/WiLAN、ZigBee等方案，相較之下，藍牙BLE方案的功耗很低(如圖1)，而且可利用現成的手機。

　　在國內，微信搖一搖等功能也支持Beacon的應用。可見Beacon的應用前景是非常好的，而且它整個系統的架構也是非常簡單的。

Beacon架構及芯片特點

　　通常一個低功耗藍牙芯片加上一個電池就可以簡單構成一個Beacon的基站，由于處在不停的廣播信息發送狀態，需要藍牙芯片具有非常高可靠的無線性能。此外，因為它是電池供電，所以對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，第二個是具有穩定的RSSI信號，第三個是可以提供長的通信距離。為此，ROHM旗下的LAPIS Semiconductor(藍碧石半導體)公司推出了“ML7125-002”芯片，特色首先是對芯片本身的工作電流做了一些優化，正常收發電流在6mA左右;除此之外，因為藍牙不是一直處在工作狀態，有信息時處于發射狀態，沒有信息會進入休眠狀態，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。“我們跟競爭對手做了對比，如果使用相同的電池，我們產品的使用壽命基本上是競爭對手的2倍?！盧OHM半導體上海有限公司設計中心助理經理劉翔稱。

　　具體地，RSSI的穩定性主要體現在Beacon做室內定位。做定位時需要去采集RSSI的信號的，如果信號做得不穩定，可能就會對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，這樣可以提供非常準確的定位?！皠⑾枵f道。

　　藍牙本身距離不是非常長，一般是100米以內，而且是在空曠環境下。實際使用時還要考慮到外界干擾等因素。通信距離長，可以減少Beacon基站數量，降低系統成本。假如要覆蓋一定的區域，如果通信距離短，可能要放很多基站。如果通信距離非常好，只需兩三個基站即可。ML7125-002提供多種發射功率模式，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。

本文來源于中國科技期刊《電子產品世界》2016年第4期第6頁，歡迎您寫論文時引用，并注明出處。