wersja mobilna
Online: 457 Niedziela, 2016.09.25

Biznes

Wibree - energooszczędne rozszerzenie standardu Bluetooth

poniedziałek, 05 marca 2007 12:30

Fińska Nokia przygotowuje się do wystartowania z nową bezprzewodową technologią Wibree. Jej głównym założeniem jest umożliwienie komunikacji radiowej pomiędzy telefonami komórkowymi, komputerami osobistymi, a także mniejszymi urządzeniami przenośnymi takimi jak zegarki czy urządzenia medyczne, przy minimalnym poborze mocy. Standard Wibree jest kompatybilny z Bluetooth i zgodnie z założeniami twórców ma go uzupełniać.

Specyfikacja standardu przewiduje dwa rodzaje jego implementacji. Pierwszy polega na zintegrowaniu Wibree z interfejsem Bluetooth w jednej obudowie. Implementacja taka będzie cechować się minimalnym kosztem i umożliwi zwiększenie funkcjonalności urządzeń, w których obecnie stosuje się Bluetooth, np. telefonów komórkowych i komputerów przenośnych. Drugi rodzaj implementacji – samodzielny, będzie stosowany w mniejszych urządzeniach, zasilanych z baterii guzikowych, np. zegarkach. Oba rozwiązania zapewnią mały pobór mocy zarówno w czasie pracy jak i w stanie czuwania.

Obecnie dąży się do uczynienia z telefonu komórkowego swego rodzaju pomostu, który łączyłby mniejsze urządzenia przenośne ze światem zewnętrznym. Naukowcy z Nokii przewidują powstanie w krótkim czasie sieci umożliwiającej urządzeniom takim jak czujniki ciśnienia tętniczego, pulsu serca czy zwykłym zegarkom komunikację na znaczne odległości poprzez sieć komórkową. Potencjał takiego rozwiązania wydaje się ogromny.

W chwili obecnej pojawia się coraz więcej przenośnych urządzeń elektronicznych, które prędzej czy później będą wyposażone w jakiś bezprzewodowy interfejs. Prace nad nowymi technologiami są napędzane m.in. poprzez gwałtowny rozwój przenośnych urządzeń medycznych. Urządzenia takie będą mogły na bieżąco przekazywać parametry życiowe pacjentów, a także wzywać pomoc w nagłych przypadkach.

Od sieci takich wymagać się będzie zdolności do samokonfiguracji, oznacza to, że urządzenia znajdujące się na danym obszarze będą musiały się same wykryć i połączyć ze sobą bez ingerencji użytkownika. O rolę stacji bazowej dla mniejszych urządzeń, konkurować będą z operatorami telefonów komórkowych także operatorzy telefonii stacjonarnej czy dostawcy Internetu.

Zgodność z Bluetooth

Opracowana przez Nokię technologia Wibree, jest rozszerzeniem znanego standardu Bluetooth i pozwala na wysyłanie danych z prędkością do 1 Mbit/s na odległość 5-10m w paśmie 2,4GHz. Moc potrzebna do transmisji jest minimalna, rzędu 10% mocy pobieranej przez Bluetooth. Od strony technicznej obie technologie znacznie się różnią. Wibree, w przeciwieństwie do Bluetooth ma zmienną długość wysyłanych pakietów i nie używa rozpraszania widma do zapobiegania interferencjom. Wiadomo także, że oba standardy będą miały inny sposób modulacji. Dodatkowo transmisja przez Wibree będzie szyfrowana algorytmem AES, który dopiero wchodzi do urządzeń Bluetooth.

Czy nowy standard ma szansę odnieść sukces?

Powstanie Wibree wynika z przesłanek czysto rynkowych. W kolejne dziedziny ludzkiej aktywności wkraczają małe przenośne urządzenia zasilane z baterii o małej pojemności. Wśród nich najpoważniejsze zastosowanie mają przenośne urządzenia medyczne, stosowane do monitorowania stanu ludzkiego zdrowia. Aby mogły one na bieżąco wysyłać raporty do lekarza, a także w razie potrzeby wezwać pomoc do pacjenta muszą mieć możliwość komunikacji ze światem zewnętrznym. Ograniczona pojemność baterii, np. czujnika poziomu glukozy we krwi, wyklucza możliwość samodzielnej komunikacji z siecią komórkową. Tu pojawia się pole popisu dla Wibree.

Technologia ta umożliwi komunikację danego urządzenia z telefonem komórkowym, a ten dalej prześle dane. Wymogiem technicznym jest więc, aby transceiver umieszczony w przenośnym urządzeniu mógł być przez długi czas zasilany z jego baterii. Taki sam moduł musi znajdować się w komórce. Producenci nie są jednak chętni do umieszczania dodatkowej elektroniki w telefonach. Wibree idealnie rozwiązuje te problemy.

Jest niezwykle energooszczędny, a także będzie wykorzystywać chipy Bluetooth, seryjnie montowane w telefonach. Nie ma zatem przeszkód, aby oba standardy były rozpowszechniane razem. Para Bluetooth+Wibree ma szansę odnieść sukcesy podobny do tego jaki do tej pory odniósł Bluetooth, tj. ponad miliard sprzedanych egzemplarzy. Specjaliści z ABI Research szacują, że w 2011 roku wartość rynku urządzeń wykorzystujących tę technologię wyniesie 513 mln dolarów, a ich liczba będzie wynosiła ok. 800 mln.

Chociaż nie jest jeszcze znany sposób modulacji sygnału oraz trwają prace nad samym protokołem, Nokia przewiduje udostępnienie specyfikacji nowego standardu w drugim kwartale 2007, a pierwsze chipy mają pojawić się w drugiej połowie roku.

Firma ma zamiar oddać nowy standard pod opiekę SIG, organizacji, która zajmuje się rozwojem oraz licencjonowaniem technologii Bluetooth. Będzie także przekazywać licencję na nową technologię zainteresowanym podmiotom. W chwili obecnej do licencjobiorców i partnerów Nokii przy opracowywaniu standardu należą producenci chipów Broadcom, CSR oraz Nordic Semiconductor.

Na rynku elektroniki użytkowej od pewnego czasu widać znaczne zapotrzebowanie na energooszczędną technologię transmisji danych. Niektóre firmy podejmowały nawet próby wykorzystania standardu Bluetooth w zegarkach ręcznych. Oczywiście kończyły się one fiaskiem z powodu zbyt małej pojemności baterii. Dla producentów wyzwanie stanowi obecnie zmniejszenie średniego jak i szczytowego poboru mocy, a także zmniejszanie rozmiarów układów. Nokia jest w stanie wypełnić tą niszę.

Stworzenie technologii Wibree w oparciu o istniejący standard Bluetooth, zamiast od podstaw ma konkretny cel. Na świecie sprzedano dotychczas ponad miliard urządzeń Bluetooth, zatem producenci, którzy zdecydują się na wykorzystanie Wibree będą wytwarzać produkty kompatybilne z dotychczas już sprzedanymi i nie będą skazani na budowanie popularności nowego rozwiązania od zera.

Olbrzymia liczba sprzedawanych urządzeń gwarantuje niski koszt - Nokia szacuje cenę jednego układu na 0,65 dolara. Teoretycznie nie są potrzebne żadne zmiany sprzętowe w chipie Bluetooth, aby przystosować go do standardu Wibree, co nie przyczyni się do wzrostu kosztów. Modyfikacje obejmą jedynie sposób modulacji sygnału oraz protokół transmisji danych, wprowadzając m.in. dłuższe okresy uśpienia urządzeń dla oszczędzania energii.

Tabela 1. Porównanie wybranych standardów komunikacji bezprzewodowej.
 WibreeBluetooth 802.15.1Wi-Fi 802.11bZigBee 802.15.4
Transmisja danych1Mbit/s1-3 Mbit/s11 Mbit/s20-250 kbit/s
Zasięg5-10 m1-100 m100 m100-300 m
Pasmo2,45 GHz2,45 GHz2,45 GHz2,45 GHz, 868/915 MHz
Struktura pakietuZmiennaStałaStałaZmienna
ModulacjaTrwają praceFSK, GMSKQPSK, CSMA/CAQPSK, CSMA/CA
Sposób unikania interferencjiNiezdefiniowanyRozpraszanie widmaUżycie trzech kanałówUżycie wielu kanałów, sieć typu „mesh”
Pobór mocy10 razy mniejszy niż Bluetooth2,5mW (do 10 m zasięgu)4mW na krótkiej odległości0,1mW do 10m przy 250 kbit/s
SzyfrowanieAESPlanowane AES802.1xAES - 128
A co z Zigbee?

Z drugiej strony słychać głosy przeciwników budowania nowego standardu w oparciu o Bluetooth. Można go było oprzeć o standard, który również przewiduje pewne sposoby oszczędzania energii – Wi-Fi. Jednak założenia nowej specyfikacji wydają się być najlepiej spełnione przez opracowany cztery lata temu protokół ZigBee. Pozwala on tworzyć sieci o dynamicznie zmiennej topologii, również przy minimalnym zużyciu energii.

Z tego powodu Wibree wydaje się wkraczać w obszar dotychczas zarezerwowany dla standardu IDEE 802.15.4. Nowa specyfikacja Nokii być może znajdzie zastosowanie w domowej automatyce, która jest kluczowym rynkiem dla ZigBee. W porównaniu Wibree z ZigBee na polu zastosowań w transmisji danych pomiędzy elementami automatyki, ta pierwsza technologia wypada jednak gorzej.

-Jej wadą jest mały zasięg nieprzekraczający 10m oraz ograniczona liczba elementów sieci. Daleko idące uproszczenia w sposobie emisji radiowej wprowadzone w celu oszczędzania energii, mogą negatywnie odbić się na zdolności urządzeń z rodziny Wibree do unikania interferencji z innymi nadajnikami. Istnieje obawa, iż mogą one być zakłócane, np. przez Wi-Fi. To, która technologia jest lepsza, Wibree czy ZigBee oceni niebawem rynek.

Wibree – energooszczędne rozszerzenie standardu Bluetooth

  • Prędkość transmisji danych: do 1 Mbit/s
  • Zasięg: 5 -10 metrów
  • Pasmo: 2,45 GHz
  • Długość pakietu danych: zmienna
  • Modulacja: trwają prace
  • Profile usług i wykrywanie urządzeń: jeszcze niezdefiniowane
  • Pobór mocy: 10 razy mniejszy niż Bluetooth
  • Szyfrowanie: AES
  • Chipy i anteny: zintegrowane z Bluetooth lub samodzielne

Sam Bluetooth nie stoi w miejscu, a opiekujące się nim konsorcjum SIG czuwa nad jego nieustannym rozwojem. Kolejna wersja popularnego standardu 2.1 + EDR, której premiera zapowiadana jest na początek 2007 roku, zawierać będzie kolejne usprawnienia mające na celu zmniejszenie poboru mocy.

Według najnowszej specyfikacji, urządzenia będą mogły przebywać przez dłuższy czas w trybie uśpienia nie tracąc przy tym priorytetu w sieci. Firmy zrzeszone w SIG pracują nad jeszcze efektywniejszymi rozwiązaniami tak, aby standard Bluetooth mógł być wykorzystywany do transmisji danych pomiędzy urządzeniami zasilanymi z baterii pastylkowych.

Zapowiedzi nowych standardów w komunikacji bezprzewodowej pojawiają się dosyć często, jednak tylko niektóre z nich zyskują popularność. O sukcesie nowej specyfikacji decyduje wiele czynników, zarówno technicznych jak i rynkowych. Patrząc z perspektywy na rozwój tego segmentu rynku, można stwierdzić, iż tylko rozwiązania o solidnych podstawach biznesowych mogą odnieść sukces. Standard Wibree wydaje się je mieć i ma szansę stać się równie popularny jak jego starszy brat Bluetooth.

Marcin Kmieć

 

World News 24h

niedziela, 25 września 2016 16:06

US-based Rockwell Automation has recently filed a complaint with the US ITC against Germany-based Smart Software Solutions and Taiwan-based industrial computing device maker Advantech alleging 3S's CoDeSys software, used in industrial automation control, infringes on eight patents. Advantech adopts CoDeSys in its hardware.

więcej na: www.digitimes.com