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2014年5月13日 星期二

2.4GHz 短距通信標準 Bluetooth、ANT、ZigBee

       無線電(Radio)射頻(RF)技術為當今應用最廣泛的無線傳輸技術。發射端透過天線射出電磁波,接收端透過接收器與解調動作即可收訊,早期大量應用在廣播、電視、通信等用途。 後來在數位通訊應用上,除了以 IEEE 802.11 為基礎的 Wi-Fi、WLAN 傳輸標準外,在短距離通訊部份,則有 IEEE 802.15.1 的藍牙、ANT、ZigBee 技術,皆是採用 2.4GHz ISM band (工業/科學/醫學專屬頻段)作為標準。
Bluetooth :
       藍牙技術最早由易立信 (Ericsson) 於 1994 年發起,主要針對手機和配件(如耳機)間進行低功耗、低成本的無線通訊連線。後來藍牙協會成立,在各大 ICT 廠商的推廣之下,如今藍牙已成為短距傳輸的主流標準之一,廣泛應用於手機、平板、遊戲機、耳機、立體聲音頻串流、汽車、電腦,與穿戴式裝置等產品。
       藍牙主攻個人區域網路(PAN),“傳統藍牙”標準主要作為訊息傳遞、裝置連線為目標,傳輸速度為 1~3Mbps,距離 10 米或 100 米;另外 “高速藍牙”  (Bluetooth HS) 主攻數據交換與傳輸,速度為傳統藍牙 8 倍;至於“低耗電藍牙”(BLE,Bluetooth Low Energy,亦稱作 Bluetooth Smart)則是針對穿戴式裝置(如手錶、體育健身/醫療保健產品)或工業自動化之低耗電需求,於 2010 年所公佈的分支標準,距離在 30 米以內,傳輸速 度為 1Mbps。
ANT :
       ANT Wireless 無線傳輸技術,是由 Dynastream Innovations 公司所主導。 ANT 主打 PAN 應用,且基於無線感應網路之短距傳輸需求而制定的標準,傳輸速度為 20Kbps,採自適應同步網路架構,確保各裝置在傳輸時不受其他訊號干擾。
       跟 BLE 一樣,ANT 具超低耗電特性,使用鈕扣電池可維持 1 年以上,普遍應用在體育健身、醫療保健、穿戴式裝置等產品上。而 ANT+ 為 ANT 的延伸協定,可定義不同廠商產品的裝置參數(包含心律器、單車速度、力量/重量範圍等等),以便互享感測器數據資料。由於市面上許多 ICT 裝置並不支援 ANT 協定,加上 BLE 也以低耗電、相容於 ICT 產品來搶市,使得許多廠商逐漸採用 ANT+BLE 雙模晶片來設計上述產品,以提升產品互連相容性。
ZigBee :

      2005 年開始嶄露頭角的 ZigBee 協定,同樣也基於 PAN 應用,以 IEEE 802.15.4 標準規範之無線網狀網路節點為架構,具備低成本、低功耗特性,傳輸速度在 250Kbps,距離 10~20 公尺,廣泛應用在遠端監控/遙控 (如家用燈控),自動化(家庭、建築、工廠等)以及無線感測網路(WSN)產品中。其網路拓撲可支援 Star(星狀)、Cluster Tree(簇樹狀)、Mesh(網狀)型態,被業界視為智慧建築(Smart Building)、物聯網(IoT)最廣泛的協定之一。
       ZigBee v1.2 (又稱 ZigBee PRO、ZigBee 2007),涵蓋了: 家庭自動化、智慧能源、通信服務、醫療保健、Light Link (燈光控制)、建築自動化、閘道器、以及 Green Power(綠能)等協定,運用廣泛。而 ZigBee RF4CE (消費性電子之無線電)以取代遙控器、輸入裝置為主,與 BLE 搶市。



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