藍牙5 Wi-Fi 6 智慧辦公室 IEEE 802.14.5

新興聯網技術大勢可期 藍牙5/Wi-Fi 6搶進智慧辦公室

2019-07-30
藍牙和Wi-Fi 6將加速智慧辦公室發展更上層樓。根據Gartner預估,到了2025年,提供低功耗連線的藍牙5在智慧辦公室的市占率將達95%以上;2026年時,適用於企業的存取點(Access Points)中將有逾80%支援Wi-Fi 6,較2019年的10%大幅成長。 
藍牙技術聯盟

藍牙5和Wi-Fi 6將成為智慧辦公室(Smart Workplace)使用的關鍵通訊技術標準,儘管此兩標準皆已公布也進入部署階段,但仍會隨著新功能就緒和逐漸普及而持續演進,以符合智慧辦公室的發展需求。圖1顯示Gartner預估此兩標準關鍵功能添加的時間點。Gartner建議產品經理人應特別留意將直接式Mesh路由(Direct Mesh Routing)和音訊廣播(Audio Broadcast)導入藍牙,以及Wi-Fi 6窄通訊通道的可行性。

圖1 適用智慧辦公室的Wi-Fi 6和藍牙5產品進程

藍牙5普及指日可待

由藍牙技術聯盟(Bluetooth Special Interest Group, SIG)在2016年12月認證的藍牙5是最新的核心規格版本,其關鍵優勢包括傳輸距離更遠、傳輸速度更快,且能用於一對多廣播通訊(含音訊串流)的低功耗廣播模式。此外,藍牙5還可向下相容前幾代的版本。

此新標準已取代前一代的技術,並整合至最新的智慧型手機和穿戴式裝置。藍牙晶片大廠也開發出藍牙5晶片,能與前一代的版本針腳相容(Pin-compatible),或只需進行些微電路板調整,讓ODM和OEM業者得以順利升級。

藍牙已經成為智慧型手機和功能型手機領域的標準配備,在智慧辦公室市場中,儘管仍面臨其他如IEEE 802.14.5(Zigbee或Thread)和Z-Wave技術規格的競爭,而且第四代藍牙已經廣泛使用,但作為一新通訊標準,藍牙5尚未進入智慧辦公室,目前的市場滲透率為0。

不過到了2022年時,藍牙可望成為智慧辦公室的基本配備,直接取代先前的版本並擠下競爭對手。到了2025年,藍牙5將以其低功耗連線主導智慧辦公室,市占率一舉推升到95%。

由於具備許多與眾不同的差異化功能,藍牙5將迅速席捲智慧辦公室,但其需要新硬體配合,且若欲善用延伸距離或支援Mesh網狀網路能力等支援功能,則須在結構上做出改變,因此藍牙5還需要幾年的時間發酵,才能成為主流規格。搭載第一代藍牙5技術的產品現已上市,包括蘋果和三星電子的旗艦智慧型手機。

智慧辦公室中,藍牙5的Beacon在與智慧型手機整合下可提供位置資訊或者應用於智慧照明。藍牙Mesh標準可全面支援藍牙5及藍牙4.2技術的硬體,未來將主攻智慧照明市場。而其「泛洪結構」(Flood Architecture)技術可透過路由節點(Routing Nodes)增加功耗的方式,有效減低延遲性及複雜性。

此架構預期在未來數年發生改變,成為藍牙5演進的一部分,而Mesh的功能將拓展到辦公室自動化應用程式,例如暖通空調(Heating Ventilation and Air Conditioning, HVAC)和安全防護(如人員偵測和智慧鎖)。「在場感測器」(Occupancy Sensors)可放置於桌椅上,針對環境優化提供有用的資訊並整合到Mesh網路中。

現今的泛洪Mesh可用於這些應用程式,不過伴隨著功耗增加,這個變動成本應被計入使用電池的端點中。

位置追蹤(Location Tracking)可透過「入射角度」(Angle of Arrival, AoA)和「發射角度」(Angle of Departure, AoD)大幅改善,再輔以支援這項技術的Beacon或端點,最終誤差範圍可達到1公分內,此精確度能激發更多應用。

卡位智慧辦公室商機 藍牙扮演關鍵角色

藍牙將在智慧辦公室扮演至關重要的角色,因此技術產品經理須從現在開始投資藍牙技術,並計畫在未來兩年升級到藍牙5。若客戶目前仍使用其他競爭對手或其他專利技術,應對其進行功能差距(Capability Gap)分析,了解藍牙未獲採用的原因,並進一步探究正在演進的藍牙標準何時能填補此差距。幾乎所有智慧辦公室的應用程式都將支援藍牙5,因此產品經理應規畫一套過渡至藍牙技術的進程規畫。

利用藍牙5或前幾代藍牙版本的應用程式並不使用網際網路協定(Internet Protocol, IP),因此技術產品經理應評估企業是否具有過渡至藍牙標準的必備技術。必要時,也可透過訓練或是招募員工確保藍牙硬體的最佳化使用。

Wi-Fi 6改善2.4GHz/5GHz 頻譜效能 

Wi-Fi 6的原名為802.11ax,前一代是現已更名為Wi-Fi 5的802.11ac,也是目前最常被部署的Wi-Fi技術。Wi-Fi 6出現是為了改善目前2.4GHz和5GHz頻譜的效能,進而在人口稠密的地區增加網路吞吐量。

前幾代Wi-Fi技術開發的初衷在於提升Wi-Fi裝置的峰值效能(Peak Performance),但Wi-Fi 6開發的目標則是為了同時支援數量龐大的裝置。儘管目前已可購得第一批Wi-Fi 6存取點,也獲得最新推出的旗艦智慧型手機支援,不過這項標準尚未出現在智慧辦公室,目前市場滲透率是0。

作為新一代Wi-Fi標準,Wi-Fi 6將在產品升級週期(Upgrade Cycle)時被部署到多數辦公室,並快速遍布企業端點,因此在使用Wi-Fi 6打造智慧辦公室之前,可先將辦公室升級到Wi-Fi 6來產生快速的投資報酬。

Gartner預期企業在2019年新增的存取點中,有10%將支援Wi-Fi 6,此比例會於2021年時成長到25%,而到了2026年則會超過80%。

儘管最終版的Wi-Fi 6標準尚未拍板定案,高通(Qualcomm)、英特爾(Intel)和寬騰達(Quantenna)等半導體業者,已經推出支援Wi-Fi 6暫行標準的晶片組。此外,搭載上述晶片的首款路由器、智慧型手機和存取點也已經上市。雖然Wi-Fi 6標準要到2020年6月才會確定,支援此標準的產品可能早已開始風行。

具備額外頻寬的Wi-Fi 6,適用於需要大頻寬的主電源供電端點,例如蒐集安控攝影機所錄下的串流影片並用於雲端分析。而由於每位網路參與者皆須使用至少20MHz的頻寬,Wi-Fi 6不適用於低功耗的端點。

在訂定標準的過程中,某些參與者倡議窄通道(Narrow-channel)支援,比如10MHz甚至5MHz,以嘉惠電池供電的端點。目前看來,窄通道以後也可支援Wi-Fi 6標準,因此將增加Wi-Fi 6在智慧辦公室的可用性,從而提升採用率。

Wi-Fi訊號也能用於更多複雜的技術,例如「動態偵測」(Motion Detection)或是用以辨別人們是否站立、坐下或說謊的「態度監控」;後者也包含「穿牆監控」(Through-wall Monitoring)。這些應用仍然在實驗階段,且由於數據是針對現存訊號進行被動分析而得來,不太可能標準化,但仍有可能在持續演進的智慧辦公室派上用場。

功耗/網路使用效率 Wi-Fi 6布建兩大挑戰

增加窄通道和配置頻寬可讓Wi-Fi 6更適用於智慧辦公室,技術產品經理應評估Wi-Fi 6是否符合其產品需求。不過,與其他使用者(包括需要寬頻上網的桌機和筆電使用者)分享網路基礎建設,將帶來特殊挑戰。

技術產品經理如果已經認定Wi-Fi 6適於整合至現有或新產品,將需要著墨此標準的兩項弱點—功耗和網路的使用效率,且需仰賴經驗豐富的工程師解決。因此建議技術產品經理著手分析技術差距,考慮是否需進行額外的員工訓練或招募新成員。

Wi-Fi 6允許端點使用標準的網際網路協定,雖將加快開發腳步,卻也會帶來資安疑慮。相關人員在設計階段就需針對這些疑慮提出解決方案並向客戶點明,因此有可能同步需要資安工程師協助。

將產品升級到目前的Wi-Fi標準不需要做太大的調整,但若是從其他標準或專屬系統過渡而來時,則必須認真看待上述問題。

智慧辦公室演進

・感知式空間

基本且可感知(Perceptive)的智慧辦公室,只需要使用少數端點,便可監測使用者流量。Wi-Fi連線可以是物體在場的有效代理(Proxy);而影音則可用於偵測物體在場與否,並提供歷史紀錄滿足安全上的需求。

・回應式空間

回應式(Responsive)空間將結合藍牙感測器和影像分析功能來監測辦公桌的使用狀態,而智慧照明技術可協助省下未使用空間的耗電量,長期分析則可用於建築物配置最佳化。

・互動式空間

互動式(Interactive)辦公空間將隨著辦公人員的需求進行改變,提供人與物的雙向溝通。這將帶動雨後春筍般的新型態顯示器應用,配合電子墨水、投影和可撓式顯示器等技術,螢幕將從過去的長方形融入至空間的各角落中。會議室將呈現沉浸式環境,可透過語音互動進行環境和簡報控制。

・個人化空間

個人化的空間須由多點雲端連線支援,甚至可能包括不受空間架構師控制的雲端服務。此服務好比嵌入於網頁的廣告,將直接提供終端使用者個人化的空間,超脫智慧空間的控制。為了符合標準,除需要更大的頻寬,也可能需要進行多管道溝通。

在智慧空間中,藍牙同樣不可或缺,因其可與使用者的智慧型手機相容(視目標客群的年齡層和所處區域而定)。藍牙可用於辨識個體,也可傳送情境化的內容到智慧型手機的螢幕中。

・智慧空間

智慧空間將需結合廣域和本地通訊系統,包括整合智慧型手機和穿戴式產品的技術,例如智慧衣和聽覺技術等。Wi-Fi將是智慧空間的關鍵技術,結合感測器、相機和空間材質,能了解個人需求,確保預先為使用者準備好空間。空間與終端使用者的溝通也會透過藍牙傳送到穿戴式或手持裝置。

藍牙5/Wi-Fi 6前景備受看好

藍牙的規模經濟可望推升藍牙5的採用率,並從消費市場開始向外推展,特別是智慧型手機及其周邊配件。由於藍牙5比前一代連線範圍更廣並支援Mesh網路,聯網家庭和新型態商業應用也將受惠。

Wi-Fi 6是首個利用現行2.4GHz和5GHz頻譜支援大規模物聯網(IoT)的Wi-Fi技術,而Gartner也預測未來10年內,它將成為關鍵的物聯網通訊技術。

就智慧空間的初期布建及長期發展而言,無線聯網都有其存在的合理性,其中Wi-Fi和藍牙將是最重要的技術。Wi-Fi適用於主電源供電或需要高頻寬的存取點,藍牙則適用於所有其他場域,兩者相互配合能符合所有智慧辦公室的應用需求。技術產品經理應該為物聯網產品和服務規畫發展進程,再與他們現有的產品時程比較,以決定投資藍牙5或Wi-Fi 6是否可強化其產品和服務。

(本文作者為Gartner資深研究總監)

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