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(chǎng)景及藍牙BLE方案的優(yōu)勢。

Beacon擅長(cháng)信息推送和室內定位

　　Beacon是BLE(Bluetooth Low Energy，藍牙低功耗)市場(chǎng)中一個(gè)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(diǎn)，可以構建一個(gè)小型的信息網(wǎng)絡(luò )。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(chǎng)或超市購物，如果在商場(chǎng)入口處有Beacon設備，包含了商品的打折信息或者促銷(xiāo)信息，打開(kāi)手機啟動(dòng)相應的Beacon應用，一進(jìn)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(lè )趣，而且減少購物體力上的負擔。去博物館參觀(guān)，走近每個(gè)展品，如果每個(gè)展品旁邊都配備有Beacon設備，你的手機馬上會(huì )接收到這樣產(chǎn)品的介紹，觀(guān)展的同時(shí)，也可以豐富你的知識。

　　另外Beacon也可以用在公共的領(lǐng)域，比如在火車(chē)站做人流統計，包括可以去推送一些列車(chē)的信息。這些應用目前在日本市場(chǎng)已經(jīng)有一些試點(diǎn)，在中國也有一些大型商場(chǎng)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(dòng)時(shí)都會(huì )向外發(fā)出廣播信號，便于其他設備連接，而這個(gè)廣播信號可以包含一些有用的信息。

　　Beacon另外一個(gè)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(wú)線(xiàn)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(huì )變得比較弱，通過(guò)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(guò)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(chǎng)里做人流的統計，包括超市?？蛻?hù)在哪個(gè)地方呆的時(shí)間比較長(cháng)，可以知道哪些產(chǎn)品受歡迎，可以做相應的產(chǎn)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?？梢?jiàn)Beacon的應用前景是非常好的，而且它整個(gè)系統的架構也是非常簡(jiǎn)單的。

Beacon架構及芯片特點(diǎn)

　　通常一個(gè)低功耗藍牙芯片加上一個(gè)電池就可以簡(jiǎn)單構成一個(gè)Beacon的基站，由于處在不停的廣播信息發(fā)送狀態(tài)，需要藍牙芯片具有非常高可靠的無(wú)線(xiàn)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(jiàn)，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)是具有穩定的RSSI信號，第三個(gè)是可以提供長(cháng)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(yōu)化，正常收發(fā)電流在6mA左右;除此之外，因為藍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(méi)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?！拔覀兏偁帉κ肿隽藢Ρ?，如果使用相同的電池，我們產(chǎn)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(jīng)理劉翔稱(chēng)。

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

　　藍牙本身距離不是非常長(cháng)，一般是100米以?xún)?，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(cháng)，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(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(lái)源于中國科技期刊《電子產(chǎn)品世界》2016年第4期第6頁(yè)，歡迎您寫(xiě)論文時(shí)引用，并注明出處。