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【流媒体网】摘要：为什么这项技术还没有把红外遥控器淘汰掉呢？答案是，因为消费类电子公司还未看到射频是天生取代红外的技术。虽然确实存在有能力取代红外遥控器的专利射频技术，但是与红外相比，它们缺乏互操作性，也缺少第二个货源以便形成市场竞争，而这正是消费类电子产品制造商所需要的。
蓝牙无线技术要深深地感激无所不在的红外（IR）遥控技术。红外遥控器是不起眼的设备，人人买得起，比起任何其它技术，它却更能让消费者认识短距离无线技术的好处。 当红外遥控器最初在二十世纪五十年代末问世时，人们实际上并不知道，坐在沙发上，不需要通过电线，就能够控制消费类电子（CE）产品的概念（虽然在几年前，RCA推出了运用超声波设计的遥控器）。然而，到上世纪末，红外遥控器变得如此普遍，在一个家庭里，用上一大堆遥控器，甚至十个不同的遥控器，已经成为司空见惯的事情。 对于一项技术来讲，能够生存五十年，是难以置信的很长时间。虽然红外遥控器在发展，但是基本的技术是一样的。这证明了它可靠，简单，价格低廉，并且说明了为什幺绝大多数消费类电子产品制造商仍然仰仗这项历史悠久的光学技术作为他们的产品和客户之间的连接界面。 在上个世纪七十年代和八十年代，用它改变频道、调整音量可能足以让消费者心满意足，在九十年代和本世纪初，增加了几项功能，也让消费者感到满意。但是，今天的红外遥控器和最新的数字产品在一起，就显出了它的局限性。 现在最终用户在控制任何消费类电子（CE）产品时，期望控制功能的直观程度很高。可惜的是，多层菜单，“实况”双向状态显示（例如，跟踪播放信息），跟踪球或摇杆导航的人机界面设备（HID）的刷新率，遥控器与受控设备之间碰巧有一个物体或者用户在另一个房间时可靠地进行操作的能力，这些，都超出红外遥控器力所能及的范围。 然而，射频遥控器能做到这一切，还能做更多的事，那么为什么这项技术还没有把红外遥控器淘汰掉呢？答案是，因为消费类电子公司还未看到射频是天生取代红外的技术。虽然确实存在有能力取代红外遥控器的专利射频技术，但是与红外相比，它们缺乏互操作性，也缺少第二个货源以便形成市场竞争，而这正是消费类电子产品制造商所需要的。 蓝牙低能耗无线技术将改变这一切。配备蓝牙低能耗芯片的遥控器将具备射频技术的所有优点，成本略高于红外遥控器。不过，射频遥控器增加很多有用的功能，并且具有全面的互操作性，这不止是弥补了略高的成本。到了中期，成本上的差别实际上会消失。 此外，蓝牙低能耗无线技术将把射频遥控功能扩展到手表、移动电话、PDA等等，为最终用户带来一系列无所不在的便携式设备，用来控制自己的消费类电子设备。 射频遥控器现状 在一些专业应用领域，射频已进入遥控市场，例如MP3播放器控制器。在这里用户希望有一种“实况”菜单，把MP3正在播放的节目在遥控器上显示出来，因为MP3播放器的显示器太小，在房间里离得远点就看不清。他们还希望能够深入到存储内容的各个嵌套文件夹，完全模仿实际的MP3播放器是怎样做的。 除了这个应用，射频没有得到更多的应用，这很奇怪，因为，比起红外，射频有若干与生俱来的优点。例如，Nordic半导体的现代超低功耗（ULP）射频收发器nRF24L01+，用在遥控器上，用AA或AAA电池供电时，可以工作几个月甚至几年，它使用全球免牌照的2.4GHz频段，遥控范围在10米以上。射频提供高带宽的双向通讯，能够穿透墙壁和门（然而遥控范围减少）。与之相比，红外的遥控范围有限，只能按视线进行操作。尽管红外遥控器有可能进行双向通信，但远不是理想的解决办法。而且成本迅速上升，还存在光线干扰和数据传输速率低在性能方面带来的挑战。 可惜的是，今天的射频遥控器的最大缺点的是：无线电通信和协议是专有的，且只有一家供应商。主流消费类电子制造商担心它的垄断，他们接受这项技术的可能性也就荡然无存。 这并不是说，红外遥控器本身具有真正的互操作性。例如，它们并没有坚持红外数据协会（IrDA）的协议，这个协议通常用于快速通信，例如PDA和移动电话之间的快速通信。一个制造商制造的DVD播放器附带的遥控器通常不能用来控制另一家公司的电视机。这就是为什幺大多数家庭的客厅里，卓上摆着五、六个遥控器。 然而，现在有所谓“通用”红外遥控器。这些遥控器经过“训练”，可以控制屋内的所有红外设备，提供真正的互操作性。（这是因为大多数红外遥控器仅仅使用几个不同基本协议的频率或者格式，它们与指令数据库连接，数据库的指令通过一个按钮形成一个独特的功能，这样通用遥控器能够快速解码并且记住。） 这很方便，但是，是要付出代价的──一般超过100美元。还要说服消费者，值得为通用摇控器花那笔钱。可能从事射频遥控器的供应商应当注意：新的射频遥控器必须提供有用的附加功能来证明，比起消费类电子产品制造商目前提供的廉价红外遥控器，额外的费用是合理的。 总之，要取代红外遥控器，射频摇控器必须做到以下几点： · 具有红外遥控器做不到的 功能； · 变得不那幺贵; · 具备真正的互操作性; · 可以从许多供应商买到。 使用蓝牙低能耗技术的射频遥控器 蓝牙低能耗技术最早是在诺基亚在2006年10月领导的一个倡议中提出来的。这家芬兰移动电话制造商与一群志同道合的公司合作，其中包括Nordic半导体，提出了Wibree技术的倡议，鼓励人们制定超低功耗无线连接规范。2007年6月，蓝牙技术联盟（Bluetooth SIG）宣布Wibree技术的初步规范将构成蓝牙低能耗无线技术（以前称为超低功耗蓝牙技术）的基础。 Nordic半导体现在是蓝牙技术联盟的连系会员，并把超低功耗射频设计的核心知识贡献给即将出台的蓝牙低能耗无线技术规范。 这个规范详细规定了具有超低功耗的短距离射频通信技术，一个轻型协议栈，并且与蓝牙无线技术整合。（但是，必须指出的是，蓝牙低能耗技术不会与继续按目前的v2.1 + EDR标准或较旧版本设计的传统蓝牙芯片通信。它们之间要进行通信，就需要对蓝牙芯片进行修改，增加一些电路和软件，确保它与蓝牙低能耗技术兼容。预计这个修改在“双模式”器件中会是常见的，因为把蓝牙低能耗加到现有蓝牙器件中需要花费的力量是最少的。（见侧栏文章“在蓝牙低能耗无线技术里面”关于双模式和单模式器件的定义。））整个规范目前正在起草，将在2009年下半年发布。 蓝牙低能耗技术对功耗和成本进行了优化，以便提供紧凑的低成本、超低功耗（ULP）的收发器，用于运动、保健和人机界面（HID）这一类的产品中。更重要的是，蓝牙低能耗无线技术将采用堆栈，满足消费类产品行业对具有互操作性的通用遥控器的要求。蓝牙低能耗技术是一个开放的标准，鼓励许多厂商生产这种芯片，确保有很多渠道供货，这是消费类电子产品制造商所热切希望的。（见侧栏文章“信得过的蓝牙品牌”。） “我们在制定这个规范时候，就把遥控器作为一个关键的市场。” 蓝牙技术联盟执行总监Mike Foley博士说。“每一个客户都知道拥有一些不兼容的不同遥控器是很伤脑筋的。让蓝牙的用户体验到成本低、可互操作的解决办法，将让这个令人伤脑筋的事成为往事。“ 蓝牙技术联盟说，按照这个标准，可以把遥控器设计成为没有智能的低成本外设。目标接收器产品，无论是电视、DVD播放机、机顶盒，还是媒体播放器，可以控制遥控器的运作，这样遥控器可以学会和买来的每一件新设备一起运作。每个蓝牙低能耗遥控器都与普通的红外遥控器不同，它们始终使用安全、独特的方法连接到它所控制的设备上，而且速度很快、不受干扰，是双向控制的。 降低功耗 和红外相比，射频作为一个现代遥控器的方案，有它天生的优点，但是在发展最优射频遥控器时，在工程方面存在一些的挑战要克服。 简单地说，就是： · 功耗低－电池可以使用一段合理的时间; · 延迟小－从按下遥控器上的按钮到它所控制的设备作出响应，即使收发器需要从超低功率的深度睡眠模式醒来，用户不会感到有任何拖延; · 能够在单点对多点个人局域网（PAN）中同时控制多台设备---用户只用一个遥控器就能控制所有设备。 遥控器发射的数据量通常很小，因比遥控器每次按下按钮时，接通电源的时间不必很长。另外，用户并不经常按下按钮，也许是一天按50次至100次。因此，红外遥控器的占空比非常低，电池寿命长达几个月甚至几年。射频遥控器必须达到这个水平，达到消费者的期望。（但是请注意，虽然这是今天的情况，但是不难想象，随着制造商推出新的功能，会用双向链接来传送更多的数据。（例如，遥控器本身的交互式菜单──见图1。）在这种情况下，占空比将大量增加，想要电池保持合理的寿命，超低功率运行是极为重要的。） 根据蓝牙技术联盟关于单模式蓝牙低能耗芯片的暂时数字，它有两个特性满足对遥控器的超低耗要求：对最大电流和高带宽的要求不高。蓝牙技术联盟说，在发射功率为0dBm时，这个芯片消耗的最大电流低于15毫安（按照当局对免牌照的2.4GHz波段的功率限制，对于10米的距离是足够的），在接收时，略低于15毫安。（见表1）。
表1：蓝牙低能耗芯片的暂定规范 。 此外，蓝牙技术联盟表示，蓝牙低能耗芯片的带宽为1Mbps。这个带宽是经过精心挑选的，因为，超低功率专利技术多年临场使用的经验显示，对于蓝牙低能耗无线技术所针对的应用，1Mbps是带宽的最佳权衡结果。权衡是在发射功率和占空比之间进行的：发射功率随着带宽增大而上升；在数据量一定的情况下，占空比则随着带宽增大而降低。例如，蓝牙低能耗芯片在运行速度为1Mbps时，工作在最大电流15毫安的发射时间只是工作在250kbps、发射电流为28mA的典型IEEE 802.15.4无线电通信设备的四分之一，就能把同样数量的数据送出去。（虽然有些低功耗、带宽较宽的IEEE 802.15.4无线电技术可以使用。） 如果遥控器长时间没有操作，它的射频收发器便进入深度睡眠模式，就可以进一步降低功耗。虽然蓝牙低能耗睡眠模式的数字还没有公布，与Nordic半导体的类似超低功率射频专利技术作一个比较，说明蓝牙低能耗在“待命”状态大约消耗几十微安，在深度睡眠状态（或“关机”状态），也许将消耗900nA。这幺小的耗电量足以使AA电池持续使用几个月或者几年。（对应地，AA电池的自放电电流大约为1微安） 快速响应 但是，对于遥控器，低功耗只是问题的一部分。有几个国家，包括澳大利亚、日本和美国，是自愿采用国际能源署的一瓦计划。这个计划的目的是鼓励制造商开发待命耗电量不到一瓦的产品－例如电视和DVD （几乎不可避免的是，随着时间，这一目标将变得更低）。实现这一目标的产品就可取得能源之星认证，对于有环保意识的消费者，这是一个重要的卖点。 家用电器的待命耗电量限制在一瓦特或者更低，就没有多少功率供内置射频收发器使用。这些收发器是和射频遥控器成对使用的。这就是说，家用电器中的收发器必须用更多时间处在待命状态，以节省电力，并且定期地唤醒，检查遥控器是否要进行通信。 于是在耗电量和唤醒电视或DVD收发器、检查遥控器是否发来信号的频率之间需要作一个折衷;越是频繁地唤醒收发器，消耗的功率就越高。不过，蓝牙低能耗芯片能够例如每隔10ms醒来一次，听听是否有信号传来（在很短的时间内消耗大约15毫安电流），然后回到深睡眠状态，消耗的电流则保持在平均只有几十微安。 蓝牙低能耗芯片的启动时间尚未透露，但Nordic半导体的专利射频芯片有一个可比架构，在按下遥控器上的按钮后，它从深度睡眠启动的时间相当于2.5ms，从用户的感觉看，这点时间微不足道。然而，要建立起通信，要做的就不止这些。例如，在按下遥控器的按钮时，如果受控制的家电设备上接收芯片正好处在待命状态，它就收不到传来的信号。 然而，通过反复地查看接收器，遥控器上收发器进行的通信最终会和接收器的唤醒模式同时出现。这样的情况即使在第一个10ms间隔内没有出现──也许是由于附近其它2.4GHz发射器的干扰，例如家用Wi-Fi网络的干扰──很可能在第二次，或者是在最坏的情况下，在第三次就会接收到。因此，这两个芯片从深度睡眠或待命状态开始的最大延迟很可能不到50ms。相比之下，红外遥控器在按下按钮到受控设备作出响应之间的延迟最少是70到110ms。 蓝牙无线技术早于蓝牙低能耗技术，它的一个主要优势是，它从设计一开始就是作为个人局域网（PAN）运作的，用一个主机来控制多达7个从机。蓝牙低能耗技术是建立在它的基础之上。遥控器的蓝牙低能耗芯片是“主机”，它的“从机”是电视机、DVD播放机、MP3播放器、音响、游戏机和其它消费类电子设备这些现代家庭的典型设备。消费者可以用一个遥控器，并相信它会立即与它对应的七个设备中的任何一个进行通信（假定所有类型的设备都按照蓝牙低能耗规范设计）。 正如蓝芽技术联盟的Mike Foley SIG所说的： “其它遥控器标准的一个主要缺点是，在与多台消费类设备一起工作时，它们很容易混淆。利用蓝牙低能耗技术，遥控器能够与多台设备进行通信，完全保证它们会正确地控制所要控制的设备。” 偑戴在手腕上的遥控器 蓝牙无线技术普遍用于便携式产品，例如移动电话、PDA和笔记本电脑，为蓝牙低能耗无线技术提供了一个平台，随着这些便携式产品转到双模式加上蓝牙低能耗，把遥控器从专用设备变成在现有便携式产品上增加的一个极为有用的功能。换句话说，它有望改变人们使用遥控器的方式。 例如，我们来看看使用CR2032 3V型钮扣电池的运动手表。使用蓝牙低能耗芯片的运动手表，除了能够连接到一系列的外围设备，例如心率监测器或速度与距离监测器（图2），还可以作为遥控器来控制妥善地配备蓝牙技术的移动电话或者MP3播放器。配备蓝牙低能耗的运动手表还可以和移动电话中的蓝牙芯片通信，让用户知道是谁打来的电话、显示电子邮件、短信等等。谁想要一个？请举手。
由于蓝牙低能耗无线技术可以实现互操作，装有这项技术的移动电话或MP3播放器将能够控制电视机、DVD、音响等等。每个人随身携带着到处走的小小设备，装上了这项技术，一下子就能够取代一大堆笨重的遥控器。 第二个例子。想象一下一部具备移动浏览功能的智能电话。这些电话一定会从常规蓝牙连接变成双模式设备，能够直接与单模式蓝牙低能耗芯片设备进行通信。不难想象，用户在移动中浏览网页时，按日程表观看他们最喜欢的电视节目。接着，他们回到家里，按一下按钮，移动电话中的双模式蓝牙芯片就无线地连接到机顶盒和/或电视的蓝牙低能耗芯片上，而且一个星期要看的节目可以自动编程。 无线遥控器已经有五十多年的历史。至今红外有了很大的发展，但是未来属于射频。比起红外技术，由于射频的优点，它是唯一能够满足明天的消费者和消费类电子设备制造商愿望的技术。蓝牙低能耗无线技术具有技术方面的能力和互操作性，是最好的射频解决方案。这项技术将把遥控器由一个专用的设备变成我们装在口袋中或者戴在手上的便携设备的一个功能。更重要的是，蓝牙低能耗技术不仅是新的遥控器标准显而易见的选择，也是PC和电视合二为一所缺少的一环。 作者：Alf Helge More Nordic半导体公司低能耗蓝牙无线技术部业务发展经理 |
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