Beacon对蓝牙低功耗(BLE)芯片提出挑战

摘要：本文介绍了Beacon的应用场景及蓝牙BLE方案的优势。

Beacon擅长信息推送和室内定位

　　Beacon是BLE(Bluetooth Low Energy，蓝牙低功耗)市场中一个有很大潜力的应用。Beacon采用小型的信号收集方式，利用低功耗蓝牙的特点，可以构建一个小型的信息网络。Beacon最典型的应用是在利用蓝牙的广播信息做信息推送。比如去商场或超市购物，如果在商场入口处有Beacon设备，包含了商品的打折信息或者促销信息，打开手机启动相应的Beacon应用，一进入商店你就可以接收到相应的信息，可以提高消费者的购物乐趣，而且减少购物体力上的负担。去博物馆参观，走近每个展品，如果每个展品旁边都配备有Beacon设备，你的手机马上会接收到这样产品的介绍，观展的同时，也可以丰富你的知识。

　　另外Beacon也可以用在公共的领域，比如在火车站做人流统计，包括可以去推送一些列车的信息。这些应用目前在日本市场已经有一些试点，在中国也有一些大型商场在做这方面的应用。广播通讯主要是利用了低功耗蓝牙的广播信息的功能，因为蓝牙在启动时都会向外发出广播信号，便于其他设备连接，而这个广播信号可以包含一些有用的信息。

　　Beacon另外一个非常重要的应用是室内定位。GPS在室内收不到信息，但如果使用Beacon相对容易。这用到了蓝牙的RSSI的强度信号，也叫无线信号强度指示，当设备距离较近的情况下，RSSI的强度非常大，当距离比较远，RSSI的强度就会变得比较弱，通过强弱的变化，人们也可以反方向推算大概距离的远近。

　　例如，在医院里如果有这样的采集设备，人们通过采集设备可以获知护士和设备信息，可以去控制工作上的一些管理。同样这样的信息也可以用在商场里做人流的统计，包括超市。客户在哪个地方呆的时间比较长，可以知道哪些产品受欢迎，可以做相应的产品上的调整。

　　当然，目前室内定位还有利用手机Wi-Fi/WiLAN、ZigBee等方案，相较之下，蓝牙BLE方案的功耗很低(如图1)，而且可利用现成的手机。

　　在国内，微信摇一摇等功能也支持Beacon的应用。可见Beacon的应用前景是非常好的，而且它整个系统的架构也是非常简单的。

Beacon架构及芯片特点

　　通常一个低功耗蓝牙芯片加上一个电池就可以简单构成一个Beacon的基站，由于处在不停的广播信息发送状态，需要蓝牙芯片具有非常高可靠的无线性能。此外，因为它是电池供电，所以对于能耗的要求也非常高。

　　可见，Beacon BLE芯片需要三大元素：一是芯片平均电流做得非常低，第二个是具有稳定的RSSI信号，第三个是可以提供长的通信距离。为此，ROHM旗下的LAPIS Semiconductor(蓝碧石半导体)公司推出了“ML7125-002”芯片，特色首先是对芯片本身的工作电流做了一些优化，正常收发电流在6mA左右;除此之外，因为蓝牙不是一直处在工作状态，有信息时处于发射状态，没有信息会进入休眠状态，所以一般地考虑电流都是算它的平均电流，把休眠电流和工作电流都考虑进去。该芯片休眠电流做得非常低，大概只有几百nA左右，使整体平均电流非常低。“我们跟竞争对手做了对比，如果使用相同的电池，我们产品的使用寿命基本上是竞争对手的2倍。”ROHM半导体上海有限公司设计中心助理经理刘翔称。

　　具体地，RSSI的稳定性主要体现在Beacon做室内定位。做定位时需要去采集RSSI的信号的，如果信号做得不稳定，可能就会对采样的距离有很大的影响。通常精度在1%以上，“我们的精度可以做到1%以内，这样可以提供非常准确的定位。“刘翔说道。

　　蓝牙本身距离不是非常长，一般是100米以内，而且是在空旷环境下。实际使用时还要考虑到外界干扰等因素。通信距离长，可以减少Beacon基站数量，降低系统成本。假如要覆盖一定的区域，如果通信距离短，可能要放很多基站。如果通信距离非常好，只需两三个基站即可。ML7125-002提供多种发射功率模式，在0dBm的情况下，大概通信距离40米。最高可以到4dBm，通信距离可以到100米。

本文来源于中国科技期刊《电子产品世界》2016年第4期第6页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。