บลูทูธพลังงานต่ำ

บลูทูธพลังงานต่ำ  (Bluetooth low energy: BLE) เป็นคุณลักษณะของเทคโนโลยีบลูทูธ 4.0 ที่มีเป้าหมายในการใช้งานสำหรับอุปกรณ์ไร้สายรุ่นใหม่ที่ใช้พลังงานต่ำและ latency ต่ำ Core Specification Version 4.0. http://www.bluetooth.com/English/Technology/Works/Pages/Bluetooth_low_energy_technology.aspx ภายในระยะทางใกล้ๆ (ไม่เกิน 50 - 160 เมตร - ดูตารางด้านล่าง ) ข้อกำหนดนี้จะอำนวยความสะดวกให้กับการใช้งานที่หลากหลายและอุปกรณ์ขนาดเล็กที่ใช้ในงานดูแลสุขภาพ, การออกกำลังกาย, การรักษาความปลอดภัย และอุตสาหกรรมบันเทิงภายในบ้าน

ลดการใช้พลังงาน
อุปกรณ์ที่ใช้เทคโนโลยีไร้สายแบบบลูทูธพลังงานต่ำ ได้รับการคาดหมายว่าจะใช้พลังงานเพียงน้อยนิดเทียบกับอุปกรณ์บลูทูธแบบดั้งเดิม จะทำให้ผลิตภัณฑ์จำนวนหนึ่งสามารถสื่อสารผ่านทางบลูทูธได้ ในหลายกรณีผลิตภัณฑ์จะสามารถทำงานได้นานกว่าหนึ่งปีโดยอาศัยเพียงถ่านกระดุม (button cell) โดยไม่ต้องชาร์จพลังงาน จึงเป็นไปได้ที่เราจะสร้างอุปกรณ์ตรวจวัดเช่นเทอร์โมมิเตอร์ที่ทำงานอย่างต่อเนื่องและในขณะเดียวกันก็สื่อสารกับอุปกรณ์อื่นๆ เช่นโทรศัพท์มือถือไปด้วย ซึ่งอาจเพิ่มความกังวลต่อปัญหาความเป็นส่วนตัวเพราะการที่มีอุปกรณ์ตรวจวัดระยะไกลที่ใช้พลังงานต่ำและทำงานต่อเนื่องย่อมใช้ประโยชน์จากอุปกรณ์ชนิดนี้หรืออุปกรณ์ที่คล้ายคลึงกัน 

พึงระลึกว่าอัตราการใช้พลังงานต่ำของอุปกรณ์นั้นไม่ได้เป็นผลจากลักษณะการทำงานขณะที่ส่งข้อมูลทางคลื่นวิทยุ หากแต่เป็นผลจากการออกแบบโพรโทคอลเพื่อให้สามารถมีรอบทำงาน (duty cycle) ต่ำ พร้อมกับพิจารณากรณีการใช้งาน (use case) กรณีต่างๆ อุปกรณ์บลูทูธพลังงานต่ำ (BLA) เมื่อนำไปใช้เพื่อถ่ายโอนข้อมูลอย่างต่อเนื่องจะมีอัตราการใช้พลังงานไม่ต่ำไปกว่าอุปกรณ์บลูทูธปกติที่ส่งข้อมูลปริมาณเท่ากัน และอันที่จริงอุปกรณ์มีแนวโน้มจะใช้พลังงานสูงกว่าด้วย เนื่องจากโพรโทคอลนี้เหมาะสมสำหรับการส่งกลุ่มก้อนข้อมูลระยะเวลาสั้นๆ

ผู้ผลิตชิปคอมพิวเตอร์หลายรายได้ออกผลิตภัณฑ์ชิปบลูทูธพลังงานต่ำแล้ว และคาดว่าบริษัทเซมิคอนดักเตอร์รายอื่นก็จะออกผลิตภัณฑ์ชิปบลูทูธพลังงานต่ำในปี 2011 ผู้ผลิตดังกล่าวบางรายเสนอการออกแบบชิปพร้อมการสร้างโพรโทคอลทั้งชุด ในขณะที่รายอื่นๆ ยอมให้มีการกำหนดโพรโทคอลได้เฉพาะบางกรณี การออกแบบชิปเหล่านี้บางแบบอนุญาตให้มีการเปลี่ยนแปลงชุดโพรโทคอลได้อย่างยืดหยุ่นแม้กระทั่งนอกกรอบมาตรฐานบลูทูธหรือมาตรฐานบลูทูธพลังงานต่ำ ในขณะที่การออกแบบแบบอื่นถูกกำหนดให้ตรงตามชุดโพรโทคอลเพียงชุดเดียว ผู้ผลิตที่นำเสนอผลิตภัณฑ์ต่างๆ ดังกล่าวได้แก่ Broadcom , CSR , EM Microelectronic  Nordic Semiconductor และ Texas Instrument

วงจรวิทยุพื้นฐานของระบบนี้มีอัตราการใช้พลังงานคล้ายกันมากกับวงจรวิทยุบลูทูธมาตรฐาน (แน่นอนว่าในอุปกรณ์แบบทำงานสองระบบ มีแนวโน้มจะใช้วงจรเดียวกับบลูทูธมาตรฐาน) หากแต่มีจุดมุุ่งหมายให้อัตราการใช้พลังงานโดยรวมต่ำกว่า โดยวิธีหลักคือการทำให้รอบทำงานต่ำลง ระหว่างที่มีการรับส่งข้อมูล อุปกรณ์เหล่านี้จะมีกระแสสูงสุดประมาณช่วงหลักสิบมิลลิแอมป์ (mA) ทั้งแบบบลูทูธพลังงานต่ำและบลูทูธมาตรฐาน และระหว่างการทำงานช่วงพัก (sleep mode) มีเป้าหมายลดการใช้กระแสไฟฟ้าให้เหลือเพียงหลักสิบนาโนแอมป์ (nA) และเนื่องจากรอบทำงานที่ต่ำมาก (ช่วงประมาณ 0.25%)  กระแสเฉลี่ยที่ใช้จึงอยู่ในหลักไมโครแอมป์ (mA)  ทำให้สามารถอาศัยพลังงานจากถ่านกระดุม (button cell) เพื่อทำงานได้นานเป็นปี

การเปรียบเทียบเทคโนโลยีบลูทูธกับเอ็นเอฟซี (Near Field Communication)
  Bluetooth v2.1 เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำ NFC โหมด RFID  active  active  มาตรฐาน ISO 18000-3 องค์กรผู้กำหนดมาตรฐาน  Bluetooth SIG  Bluetooth SIG  ISO/IEC มาตรฐานเครือข่าย  มาตรฐาน IEEE 802.15.1  มาตรฐาน IEEE 802.15.1  มาตรฐาน ISO 13157 เป็นต้น ประเภทของเครือข่าย  WPAN  WPAN  Point-to-point การเข้ารหัส  ใช้ได้  ใช้ได้  ใช้ไม่ได้กับ RFID ระยะทาง  ~ 30 เมตร (คลาส 2)  ~50 เมตร  < 0.2 เมตร ความถี่  2.4-2.5 GHz  2.4-2.5 GHz  13.56 MHz อัตราการส่งข้อมูล  1-3 Mbit/s  ~200 kbit/s  424 kbit/s เวลาเริ่มต้นทำงาน  < 6 วินาที  < 0.003 วินาที  < 0.1 ​​วินาที
เทคโนโลยีบลูทูธ (2.45 GHz) และเอ็นเอฟซี (13.56 MHz) อาจใช้เพื่อการสื่อสารระยะใกล้ได้ทั้งคู่ อย่างไรก็ตาม กำลังส่งของระบบเอ็นเอฟซีที่ความถี่ 13.56 MHz ถูกจำกัดอย่างมากเพื่อให้ใช้สื่อสารระยะทางสั้นโดยปริยาย ในขณะที่เทคโนโลยีบลูทูธมีระยะการสื่อสารสูงสุดถึง 100 เมตรโดยขึ้นกลับคลาสของอุปกรณ์ การทำงานร่วมกับโทรศัพท์มือถือกำลังเพิ่มขึ้น ขณะที่ปัจจุบันเทคโนโลยีบลูทูธเป็นส่วนหนึ่งของโทรศัพท์แทบทุกประเภทแล้ว  เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำได้รับการออกแบบให้เริ่มต้นทำงานได้รวดเร็วกว่าเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิม

ระบบเครือข่ายไร้สายส่วนบุคคล (Wireless Personal Area Network: WPAN) ที่สร้างด้วยเทคโนโลยีบลูทูธนั้นไม่มีเป้าหมายในการออกแบบให้เข้ากันได้กับอาร์เอฟไอดีแบบพาสซีฟ อย่างไรก็ตามเทคโนโลยีบลูทูธมีการกำหนดมาตรฐานอาร์เอฟไอดีแบบแอคทีฟแบบใหม่ไว้ ซึ่งกำหนดให้อัตราการใช้พลังงานต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเอ็นเอฟซีในโหมดอ่านแบบพาสซีฟ และเนื่องจากลักษณะการเชื่อมต่อทางกายภาพ (ความถี่คลื่นวิทยุและวิธีเชื่อมต่อ) ที่แตกต่างกัน คลื่นระยะไกลจึงใช้สำหรับเทคโนโลยีบลูทูธ ในขณะที่คลื่นระยะใกล้/การเหนี่ยวนำจะใช้สำหรับเอ็นเอฟซี

ประวัติความเป็นมา
ในปี 2001, นักวิจัยของบริษัทโนเกียระบุว่ามีสถานการณ์ต่างๆ ที่เทคโนโลยีไร้สายสมัยปัจจุบันยังไม่ได้พิจารณา เพิ่อการพิจารณาหาปัญหาเหล่านี้ศูนย์วิจัยโนเกีย (Nokia Research Center) จึงเริ่มต้นพัฒนาเทคโนโลยีไร้สายที่ดัดแปลงมาจากมาตรฐานบลูทูธ ซึ่งมีอัตราการใช้พลังงานและราคาที่ลดลง พร้อมกับมีความแตกต่างระหว่างเทคโนโลยีบลูทูธกับเทคโนโลยีใหม่น้อยที่สุด ผลที่ได้ถูกตีพิมพ์ในปี 2004 โดยใช้ชื่อว่าส่วนขยายโลว์เอนด์สำหรับบลูทูธM. Honkanen, A. Lappetelainen, K. Kivekas, "Low end extension for Bluetooth", Radio and Wireless Conference, 2004 IEEE, 19–22 September 2004 หลังจากที่การพัฒนาได้ดำเนินต่อโดยร่วมมือกับพันธมิตรต่างๆ เช่นโครงการ Mimosa  ภายใต้แผน FP6 ของสหภาพยุโรป เทคโนโลยีนี้จึงได้รับการเปิดตัวต่อสาธารณชนในเดือนตุลาคม 2006 โดยใช้ชื่อการค้า Wibree"Bluetooth rival unveiled by Nokia", BBC News, 4 October 2006 หลังจากการเจรจากับภาคี Bluetooth SIG, ในเดือนมิถุนายนปี 2007 จึงบรรลุข้อตกลงที่จะนำเอา Wibree เข้ารวมไว้ในข้อกำหนดบลูทูธในอนาคตโดยใช้ชื่อว่าเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำพิเศษ (Bluetooth ultra-low-power) หรือที่รู้จักกันในปัจจุบันในชื่อว่า เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำWibree Bluetooth press release  12 June 2007

ในเดือนธันวาคม 2009 Bluetooth SIG ประกาศการยอมรับเทคโนโลยีไร้สายบลูทูธพลังงานต่ำเข้าป็นคุณสมบัติชูโรงในข้อกำหนดหลักของบลูทูธรุ่น 4.0 (Bluetooth Core Specification Version 4.0) ตัวอย่างอุปกรณ์ตรวจวัดที่ใช้งานข้อกำหนดดังกล่าวนั้นพบได้ทุกวันนี้จากผู้ผลิตชิปซิลิกอน และคาดว่าจะมีสินค้าปรากฏให้เห็นได้เร็วๆ นี้

การรวมเอาเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำเข้าไว้ในข้อกำหนดหลักจะแล้วเสร็จในช่วงต้นปี 2010 และเราจะได้เห็นผลิตภัณฑ์บลูทูธพลังงานต่ำก่อนสิ้นปี เมื่อกระบวนการนี้เสร็จสิ้นลง ผู้ผลิตโทรศัพท์มือถือและคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคลอาจเพิ่มคุณสมบัติผลิตภัณฑ์บลูทูธของตนให้สนับสนุนเทคโนโลยีบลูทูธไร้สาย คาดว่าอุปกรณ์สำหรับผู้ใช้งานปลายทางที่มีเทคโนโลยีบลูทูธ 4.0 จะเริ่มมีวางจำหน่ายในช่วงปลายปี 2010 หรือต้นปี 2011

สถานการณ์จริง
ข้อกำหนดบลูทูธพลังงานต่ำจะได้รับการเผยแพร่ต่อสาธารณะโดยเป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดหลักบลูทูธรุ่น 4.0 Bluetooth Core Specification Download Page ขั้นตอนจริงในข้อกำหนดจะมีการรวมเอาคุณสมบัติทางเลือกบางข้อเอาไว้ ในปัจจุบันไม่มีเอกสารใดที่เผยแพร่สู่สาธารณะที่เปิดเผยว่าคุณสมบัติทางเลือกเหล่านี้ข้อใดบ้างที่จะถูกเลือกนำไปใช้ในการสร้างชิป

บริษัทผู้มีส่วนร่วมในการอนุญาตใช้งานเทคโนโลยีและร่วมมือกันร่างข้อกำหนด ได้แก่ Alpwise , Broadcom Corporation, CSR, Epson, MindTree Nordic Semiconductor และ Texas Instruments บริษัทผู้มีส่วนร่วมอื่นๆ ได้แก่ Suunto และ Taiyo YudenWibree press release  3 October 2006

ชิปบลูทูธพลังงานต่ำตัวแรกจากจากบริษัท CSR, Nordic Semiconductor และ Texas Instruments ถูกนำออกวางตลาดแล้วในช่วงปลายปี 2010 และต้นปี 2011 และคาดว่าจะมีชิปบลูทูธพลังงานต่ำจากผู้ผลิตเซมิคอนดักเตอร์รายอื่นๆ ตามมา ทรัพย์สินทางปัญญาเกี่ยวกับบลูทูธพลังงานต่ำชิ้นแรกที่ได้รับการรับรองนั้นมาจากบริษัท RivieraWaves ในปี 2010

ในขณะนี้ (2010-12) คำนิยามของโครงร่างการใช้งานที่เกี่ยวข้องยังเป็นส่วนงานที่ยังไม่ลุล่วงในการกำหนดมาตรฐาน สินค้าผู้บริโภคชิ้นแรกที่ใช้เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำนั้นคาดว่าจะเปิดตัวในช่วงครึ่งแรกของปี 2011

ความต้องการของตลาด

Bluetooth SIG มีแนวทางสนองความต้องการของตลาดที่จะให้อัตราใช้พลังงานต่ำและทำให้ต้องเปลี่ยนแบตเตอรี่น้อยลงไปด้วย การที่ Bluetooth SIG ปี 2007 ให้การยอมรับข้อเสนอ Wibree ของโนเกียปี 2001 ทำให้จำเป็นต้องมีโหมดการทำงานพลังงานต่ำสำหรับอุปกรณ์ที่ออกแบบใหม่ให้สามารถสื่อสารกับอุปกรณ์ Bluetooth อื่นที่ยังไม่มีคุณสมบัตินี้ได้ อย่างไรก็ตามความเข้ากันได้นี้ขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันที่ทำงานในอุปกรณ์บลูทูธที่มีอยู่ในปัจจุบัน และการทำให้อุปกรณ์สามารถรับข้อมูลที่ส่งด้วยวิธีประหยัดพลังงานผ่านการปรับปรุงซอฟต์แวร์ นอกเหนือจากการตีตลาดสำหรับเซ็นเซอร์ นาฬิกาและอุปกรณ์อื่นที่มีอยู่แล้วในขณะนี้ ความสามารถของเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำในการเชื่อมต่ออุปกรณ์พลังงานต่ำเข้ากับโทรศัพท์มือถือ ก็ทำให้เกิดการใช้งานแบบใหม่ๆ ที่หลากหลายอย่างยิ่ง

ข้อได้เปรียบสำคัญได้แก่การที่อุปกรณ์มือถือมีการติดตั้งชิปบลูทูธไว้อยู่แล้วโดยทั่วไป จึงไม่จำเป็นต้องมีอุปกรณ์เพิ่มเติมใดๆ  สำหรับเครือข่ายเฉพาะกิจ (ad-hoc) ที่มีทอพอโลยีแบบเพียร์ แบบกระจาย หรือแบบร่างแห วิธีการอื่นที่เทียบเคียงกันได้ในทางเทคนิคซึ่งกำหนดโดยกลุ่มอุตสาหกรรมอื่นๆ (เช่น Zigbee, ANT) ซึ่งอยู่ภายใต้มาตรฐานสากล IEEE 802.15.4-2006 ล้วนแสดงแนวทางการนำไปใช้งานที่ต้องขึ้นกับการวางโครงสร้างพื้นฐานเพิ่มเติม

รายละเอียดทางเทคนิค

เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำทำงานในช่วงคลื่นความถี่ช่วงเดียวกันกับเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิม (2402-2480 MHz) แต่ใช้ชุดของช่องสัญญาณคนละชุดกัน โดยแทนที่จะใช้ช่องสัญญาณกว้าง 79.1 MHz เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจะใช้ช่องสัญญาณกว้าง 40.2 MHz แทน เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจะใช้แบบแผนการกระโดดข้ามช่องสัญญาณแตกต่างจากเทคโนโลยีบลูทูธดั้งเดิม ผลลัพธ์คือแม้ว่าเทคโนโลยีบลูทูธจะถูกจำแนกโดยองค์กร FCC และ ETSI ให้เป็นประเภทใช้วิธีกระจายช่วงคลื่นแบบกระโดดข้ามความถี่ (Frequency-hopping Spread Spectrum: FHSS) แต่เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจะถูกจำแนกเป็นระบบที่ใช้วิธีมอดูเลชันแบบดิจิตัล (Digital Modulation) หรือการกระจายช่วงคลื่นแบบลำดับโดยตรง (Direct-sequence Spread Spectrum) แทน

เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำถูกออกแบบให้มีทางเลือกสำหรับวิธีการสร้างระบบได้สองวิธีซึ่งสำคัญเท่าเทียมกัน ได้แก่ โหมดเดี่ยว และโหมดคู่ (Single-mode และ Dual-mode) อุปกรณ์ขนาดเล็กเช่นโทเค็น นาฬิกา และเครื่องตรวจวัดเพื่อการกีฬาที่ทำงานบนพื้นฐานของโหมดเดี่ยวจะมีข้อได้เปรียบในการใช้พลังงานต่ำกว่า และสำหรับการใช้งานในโหมดคู่ ความสามารถการทำงานแบบบลูทูธพลังงานต่ำจะรวมอยู่ในวงจรบลูทูธแบบดั้งเดิม สถาปัตยกรรมนี้จะใช้เสาอากาศและคลื่นความถี่ร่วมกับเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิม ทำให้ชิปรุ่นปัจจุบันมีความสามารถเพิ่มเติมในชั้นการทำงานพลังงานต่ำ จึงเพิ่มความสามารถในการพัฒนาอุปกรณ์บลูทูธแบบดั้งเดิมให้มีความสามารถใหม่ได้

 ข้อมูลทางเทคนิค เทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิม เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำ  ระยะทาง/ช่วง      อัตราการส่งข้อมูลทางอากาศ  1-3 Mb/s  1 Mb/s  อัตราการส่งผ่านข้อมูล  0.7-2.1 Mb/s  0.26 Mb/s  อุปกรณ์เชื่อมต่อที่ทำงานพร้อมกัน  7  ไม่ได้กำหนดไว้ ขึ้นกับการออกแบบ  การรักษาความปลอดภัย  64/128-bit และกำหนดโดยผู้ใช้ในชั้น application layer  128-bit AES with Counter Mode CBC-MAC และกำหนดโดยผู้ใช้ในชั้น application layer  ความทนทาน  Adaptive fast frequency hopping, FEC, fast ACK  Adaptive frequency hopping, Lazy Acknowledgement, 24-bit CRC, 32-bit Message Integrity Check  เวลาเริ่มทำงาน (จากสถานะที่ยังไม่เชื่อมต่อ)  100 ms โดยปกติ  6 ms  ระยะเวลารวมในการส่งข้อมูล (เป็นตัวชี้วัดอายุแบตเตอรี่)  100 ms  6 ms   ส่งข้อมูลเสียง  ได้  ไม่ได้  โครงสร้างเครือข่าย  Scatternet  Star-bus  การใช้พลังงาน  1 หน่วย (สำหรับอ้างอิงเปรียบเทียบ)  0.01 ถึง 0.5 หน่วย (ขึ้นกับลักษณะการใช้งาน)  การใช้กระแสสูงสุด  <30 mA  <20 mA (ไม่เกิน 15 mA ในกรณีที่ทำงานด้วยถ่านกระดุม)  การค้นหาบริการ  มี  มี  แนวคิดโปรไฟล์การทำงาน  มี  มี  กรณีการใช้งานหลัก  โทรศัพท์มือถือ, เล่นเกม, หูฟัง, สตรีมมิ่งเสียงสเตอริโอ, รถยนต์, พีซี, การรักษาความปลอดภัย, การติดตามตัว, สุขภาพ, การกีฬา และการออกกำลังกาย ฯลฯ  โทรศัพท์มือถือ, เล่นเกม, พีซี, นาฬิกา, กีฬาและการออกกำลังกาย, สุขภาพ, การรักษาความปลอดภัยและการติดตามตัว, ยานยนต์, ไฟฟ้าภายในบ้าน, งานอัตโนมัติ, อุตสาหกรรม ฯลฯ

รายละเอียดทางเทคนิคเพิ่มเติมสามารถดูได้จากสเปคอย่างเป็นทางการเป็นที่เผยแพร่โดย Bluetooth SIG โปรดตระหนักว่าการใช้พลังงานนั้นไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของข้อกำหนดบลูทูธ

ความเข้ากันได้

โพรโทคอลของบลูทูธพลังงานต่ำนั้นเข้ากันไม่ได้กับโพรโทคอลของบลูทูธแบบดั้งเดิม อย่างไรก็ตามทั้งเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำและเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิมนั้นทำงานบนคลื่นความถี่เดียวกันทั้งคู่ฮาร์ดแวร์พื้นฐานจึงมีแนวโน้มที่จะใกล้เคียงกัน อย่างไรก็ตามทั้งเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำและเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิมนั้นทำงานบนคลื่นความถี่เดียวกันทั้งคู่ฮาร์ดแวร์พื้นฐานจึงมีแนวโน้มที่จะใกล้เคียงกัน อุปกรณ์ชิ้นใดชิ้นหนึ่งอาจจะทำงานได้ทั้งระบบบลูทูธพลังงานต่ำและระบบบลูทูธได้โดยใช้ชิปและชุดอุปกรณ์วิทยุชุดเดียวกันแม้จะทำงานทั้งสองโหมดพร้อมกันไม่ได้ การทำงานดังกล่าวนี้คือลักษณะการทำงานของอุปกรณ์บลูทูธ 4.0 แบบโหมดคู่ Apple’s Adoption of Bluetooth Low Energy Paves Way for New Possibilities, Apple adopts Bluetooth 4.0 in MacBook Airs and Mac Minis., July 25, 2011 By Financial Bin (dual-mode) คาดว่าสมาร์ทโฟน คอมพิวเตอร์แล็ปท็อป และแท็ปเล็ตที่รองรับบลูทูธ 4.0 (นับรวมทั้งอุปกรณ์บลูทูธธรรมดา และแบบพลังงานต่ำ) จะมีออกมาจำนวนมากขึ้นในปลายปี 2011 และ 2012

โปรไฟล์การใช้งาน

ข้อกำหนดที่มีร่วมกันของบลูทูธพลังงานต่ำในด้านโปรไฟล์การใช้งานจะต้องมีการคาดหมายไว้ล่วงหน้าก่อนที่จะมีเครื่องใช้ที่มีอยู่ทั่วไป ปัจจุบันนี้มีเอกสารข้อแนะนำโปรไฟล์การใช้งานที่แผยแพร่ร่วมกัน การเข้าเป็นสมาชิกใน Bluetooth SIG เป็นความต้องการขั้นต่ำสำหรับการเข้าถึงเอกสารข้อกำหนดที่แก้ไขเรียบเรียงแล้ว

สิ่งบ่งชี้การออกแบบที่พร้อมใช้พร้อมทั้งโปรไฟล์ที่ตกลงกันได้แล้ว มีออกมาในวันที่ 5 ก.ค. 2011 โดยบริษัท Nordic Semiconductor

 โปรไฟล์ผู้ใช้งาน 

โปรไฟล์ผู้ใช้งานอย่างง่ายชุดแรกที่แจ้งให้ทราบโดยสมาชิกของ Bluetooth SIG ได้แก่
 Find me : โปรไฟล์แบบ Find me  จะต้องสนับสนุนการใช้งานบังเหียนอิเล็กทรอนิกส์ (Electronics Leash)
 Proximity  : โปรไฟล์แบบ Proximity  จะต้องสนับสนุนการใช้งานล็อคแบบไร้สายพร้อมกับขั้นตอนการพิสูจน์ตัวตน ในขณะนี้ยังไม่มีสิ่งบ่งชี้ใดๆ ว่าโปรไฟล์แบบ proximity จะได้มีส่วนอยู่ในขั้นตอนการรับรองคุณสมบัติตามมาตรฐาน ISO/IEC 15408

 โปรไฟล์การดูแลสุขภาพ 

จุดสนใจหลักในงานดูแลสุขภาพด้วยเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำได้แก่การเฝ้าสังเกตชีวสัญญาณNew Bluetooth 4.0 Medical Devices to Hit the Shelves by December 2011 (Vital Monitoring) ผู้ส่งเสริมการใช้งานลักษณะดังกล่าวภายในการร่วมมือกับ Bluetooth SIG ได้แก่บริษัท Continua Health Alliance  ซึ่งเป็นองค์กรกำหนดมาตรฐานทางอุตสาหกรรม

 บริการวัดอุณหภูมิเชิงสุขภาพhttp://btle.info/Services
 การเฝ้าสังเกตอัตราการเต้นของหัวใจ Track your heart rate on a Bluetooth phone

ยังไม่มีรายงานการรับรองคุณสมบัติสำหรับแนวทางดังกล่าวจากทั้งองค์การอาหารและยาประเทศสหรัฐอเมริกา (Food and Drug Administration) และคณะกรรมการรับรองอุปกรณ์ทางการแพทย์แห่งสหภาพยุโรปMedical devices main regulation directives

 โปรไฟล์การกีฬา 

จุดสนใจหลักในการใช้เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำในการกีฬาได้แก่การระบุตำแหน่งและการเฝ้าสังเกตชีวสัญญาณ ผู้สนับสนุนการใช้งานลักษณะดังกล่าวได้แก่ Bluetooth Special Interest Group (SIG)Bluetooth Special Interest Group เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำนี้มีการแข่งขันกับมาตรฐานอุตสาหกรรมอื่นๆ เช่น ANTBluetooth® low energy and ANT™ - ultra-low power wireless connectivityl

กรณีการใช้งาน

เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำป็นคุณสมบัติชูโรงในข้อกำหนดหลักบลูทูธรุ่น 4.0 การเพิ่มคุณสมบัตินี้เข้าในข้อกำหนดหลักของบลูทูธจะทำให้เกิดความสามารถและวิธีการการใช้งานแบบใหม่ๆ สำหรับการควบคุมระยะไกล, การเฝ้าสังเกตการดูแลสุขภาพ, เครื่องตรวจวัดทางการกีฬา และอุปกรณ์อื่นๆ นี้ เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจะช่วยเสริมกรณีการใช้งานเดิมที่มีอยู่และจะทำให้สามารถเกิดกรณีการใช้งานใหม่ ทำให้การใช้งานและความสามารถของเทคโนโลยีบลูทูธกว้างขวางยิ่งขึ้น

ชิปที่เกี่ยวข้องอาจจะถูกรวมเข้าไว้ในผลิตภัณฑ์เช่นโทเค็น, นาฬิกาข้อมือ, อุปกรณ์ควบคุมแบบเมนนวล, แป้นพิมพ์ไร้สาย, อุปกรณ์ควบคุมเกม และเครื่องตรวจวัดทางร่างกาย ซึ่งจะเชื่อมต่อกับอุปกรณ์หลักเช่นโทรศัพท์เคลื่อนที่, สมาร์ทโฟน, พีดีเอ, คอมพิวเตอร์แท็ปเล็ต, โน้ตบุค, แลปท็อป และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล

อย่างไรก็ตาม ในปีที่สิบนับจากการตีพิมพ์เผยแพร่ครั้งแรกจากผู้ประดิษฐ์อุปกรณ์ Wibree จากบริษัทโนเกียในปี 2001  ก็ยังไม่มีการดำเนินการสร้างระบบบนชิปหรือบนโพรโทคอลในผลิตภัณฑ์ประเภทเดียวกับคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล พีดีเอ โทรศัพท์มือถือหรือผลิตภัณฑ์เครื่องใช้ใดๆ ไม่ว่าจะเปิดเผยหรือไม่ก็ตาม การประกาศทั้งหมดที่เห็นก็ยังคงมีเพียงแค่ประกาศจาก Bluetooth SIG และไม่มีความคืบหน้าอื่นใดหลังจาก 27 ม.ค. 2010 ยกเว้นเพียงกรณี Velo-odometer แบบไร้สาย ซึ่งอาจจะไม่เป็นที่ยอมรับว่าเป็น การประยุกต์ใช้ที่น่าทึ่ง  ร่วมกับโทรศัพท์มือถือ

เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจึงอาจจะนำไปขยายเครือข่ายส่วนบุคคลใดๆ ตามวัตถุประสงค์ใน IEEE 802.15 WPAN ที่รวมไปถึงนาฬิกาและของเล่น, อุปกรณ์กีฬาและการดูแลสุขภาพ, ส่วนเชื่อมต่อกับมนุษย์ (Human Interface Device: HIDS) และอุปกรณ์เพื่อความบันเทิง

 บังเหียนอิเล็กทรอนิกส์ 

วิธีการที่มีอยู่สำหรับแนวคิดบังเหียนอิเล็กทรอนิกส์ได้รับการปรับปรุงให้ดีขึ้นเนื่องจากอัตราการใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ที่ประหยัดขึ้นในโพรโทคอลแบบใช้พลังงานต่ำของบลูทูธรุ่น v4.0 ซัพพลายเออร์หลายรายยังคงนำเสนอวิธีการสำหรับบังเหียนอิเล็กทรอนิกส์โดยขึ้นอยู่กับโพรโทคอลมาตรฐาน ของบลูทูธรุ่น v2.1 ซึ่งใช้เพื่อการเชื่อมโยงอุปกรณ์มือถือเข้าด้วยกันแบบไร้สาย RSSI เป็นมาตรวัดกำลังสัญญาณรอบอุปกรณ์แต่ไม่มีการรสอบเทียบมาตรวัดที่มีการรับรองใดๆ  การตั้งค่าการแจ้งเตือนเกี่ยวกับการสูญเสียการเชื่อมต่อที่ไม่ได้ตั้งใจเป็นบริการสำคัญที่เสนอให้มาพร้อมกับแนวคิดนี้
อีกแง่มุมหนึ่งที่เป็นคุณสมบัติขั้นสูงได้รับการเปิดตัวสำหรับเทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำเพื่อเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ยิ่งขึ้นไปอีก ได้แก่การตัดบางส่วนออกเป็นพิเศษเพื่อให้อุปกรณ์สามารถทำงานได้ยาวนานถึงสองปีโดยใช้เพียงถ่านกระดุมแค่เม็ดเดียว

 การพิสูจน์ตัวตนโดยอัตโนมัติ 

การสื่อสารบนพื้นฐานการเชื่อมต่อช่วยให้สามารถการออกแบบการสื่อสารที่มีความปลอดภัยภายใต้รูปแบบการรับรองคุณสมบัติตามมาตรฐาน ISO/IEC 15408 เกณฑ์สามัญเพื่อประเมินความปลอดภัยด้านเทคโนโลยีสารสนเทศ (Common Criteria) อย่างไรก็ตาม การสื่อสารแบบไร้การเชื่อมต่อนั้นมีขีดจำกัดด้านความเหมาะสมสำหรับการสื่อสารที่ปลอดภัยและประหยัดพลังงาน

นอกเหนือจากลักษณะการจัดวางการใช้งานอุปกรณ์แบบดั้งเดิมแล้ว การพกพาอุปกรณ์บลูทูธเป็นคู่โดยมีสมาร์ทโฟนและนาฬิกาข้อมือที่ใช้งานบลูทูธได้จะทำให้สามารถพิสูจน์ตัวตนแบบสองปัจจัย (Two-actors Authentication) โดยอัตโนมัติเพียงแค่เดินผ่าน จากนั้นนาฬิกาข้อมือก็จะส่งข้อมูลเพียงแค่รหัสประจำตัวด้วยการทำงานในโหมด Active RFID

 การตรวจสอบบริบทอัตโนมัติและการออกจากระบบอัตโนมัติ 

การตรวจสอบบริบทรอบๆ อาจตรวจสอบได้จากเหตุการณ์ที่พบอุปกรณ์โทเค็น เครื่องใช้ หรือสมาร์ทโฟนที่ใช้โพรโทคอลพลังงานต่ำของบลูทูธ 4.0แต่สองอุปกรณ์ในที่เดียวกัน  เป็นคุณสมบัติที่ช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้ข้อมูลส่วนตัวและองค์กรในการเข้าถึงระบบเครือข่ายโดยการงลงชื่อเข้าใช้ ณ ตำแหน่งที่ทำงาน และในกรณีการเข้าใช้งานเครือข่ายไร้สายอีกด้วย

ในขณะที่วิธีการแก้ปัญหาที่รู้จักกันในปัจจุบันพึ่งพาเพียงแค่ข้อจำกัดด้านระยะห่างในการส่งสัญญาณ แต่โพรโทคอลพลังงานต่ำบลูทูธ v4.0 ช่วยให้สามารถจำแนกระยะห่างในการดำเนินการได้หลากหลายขึ้นกับการประเมินความแรงของสัญญาณที่ได้รับ การประมาณระยะห่างรอบทิศทางนี้แตกต่างกับข้อเสนอที่รู้จักกันว่าด้วยการระบุตำแหน่งเนื่องจากทำเพียงเพื่อการแยกแยะระดับการเชื่อมต่อในบริบทการทำงานให้ดี โดยไม่ทำเหมือนว่ามีระดับความแม่นยำสูงจนถึงขั้นรับรองได้ ซึ่งเป็นไปไม่ได้เนื่องจากความแปรปรวนของปัจจัยต่างๆ ในการส่งสัญญาณ

 ก้าวต่อไป 

การที่ Bluetooth SIG มีความเปิดกว้างต่อชุมชนในการกำหนดมาตรฐานและมีความเข้ากันได้กับกฎระเบียบไร้สายภายใต้กรอบมาตรฐาน IEEE พร้อมกับที่ชิปมีการทำงานเข้ากันได้แบบบนลงล่างจึงทำให้มีการยอมรับอย่างกว้างขวางต่อชั้นโพรโทคอลเพิ่มเติมเข้ามาใหม่

การดาวน์โหลดโปรแกรมปรับปรุงซอฟต์แวร์

ด้วยสมมุติฐานว่าในอุปกรณ์เป้าหมายมีชิปที่สามารถใช้พลังงานต่ำพร้อมกับมีชั้นโพรโทคอลพลังงานต่ำอยู่ในตัวแล้ว การใช้งานอุปกรณ์ที่มีอยู่หรือติดตั้งอยู่แล้วอาจเปิดโอกาสให้ใช้เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำได้โดยการปรับปรุงซอฟต์แวร์ การปรับปรุงนี้จะช่วยให้ภาคสัญญาณวิทยุบลูทูธที่กำหนดโดยซอฟต์แวร์สามารถรับสัญญาณจากอุปกรณ์บลูทูธพลังงานต่ำได้ อย่างไรก็ตามความสามารถของการสื่อสารในโหมดดูเพล็กซ์จะถูกจำกัดโดยแบบแผนการจัดสรรคลื่นความถี่ของเทคโนโลยีบลูทูธแบบดั้งเดิม เครื่องใช้ทั่วไปเช่นโทรศัพท์มือถือ, {0พีดีเอ และคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล อาจถูกกำหนดให้เป็นอุปกรณ์โฮสต์ที่รับสัญญาณที่ส่งจากอุปกรณ์บลูทูธพลังงานต่ำเพื่อการใช้งานเชิงซ้อน

เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำจึงอาจจะช่วยขยายเครือข่ายส่วนบุคคลใดๆ ตามเจตนารมณ์ของมาตรฐาน IEEE 802.15 (WPAN) เพื่อเชื่อมโยงอุปกรณ์พกพาส่วนบุคคลอย่างง่ายเข้าในเครือข่ายกับเครื่องใช้อื่นๆ เพื่อการใช้งานเชิงซ้อน และเพื่อรองรับการเป็นเกทเวย์สำหรับส่งข้อมูลไปยังหน่วยอื่นๆ ภายในเครือข่าย

ไปยังเครือข่ายส่วนบุคคลที่ดำเนินการง่ายด้วยอุปกรณ์เครื่องใช้อื่น ๆ สำหรับการใช้งานในท้องถิ่นที่ซับซ้อนเช่นเดียวกับที่ให้การสนับสนุนเป็นประตูสู่การถ่ายโอนข้อมูลไปยังหน่วยงานเครือข่ายอื่น ๆ

การกำหนดมาตรฐาน

ในตลาดของโซลูชั่นการเชื่อมต่อที่เป็นกรรมสิทธิ์ เทคโนโลยีบลูทูธพลังงานต่ำได้สร้างข้อแตกต่างของตัวเองจาก

 โพรโทคอลตามมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ถูกนำไปใช้งานอย่างกว้างขวาง (บลูทูธรุ่น 4.0 และรุ่นต่อไปในอนาคต โดย Bluetooth SIG)
 โปรไฟล์การใช้งานที่ถูกกำหนดร่วมกันอย่างกว้างขวาง ซึ่งบรรลุข้อตกลงกันภายใต้การดูแลของ Bluetooth SIG
 มีผู้ผลิตหลายรายที่จะผลิตชิปที่เกี่ยวข้อง
 มาตรฐานการส่งข้อมูล (IEEE 802.15.1) ซึ่งได้รับการนำไปใช้ในระดับสากล
 ความเป็นไปได้ที่จะจำลองชั้นโพรโทคอลด้วยชิป 2.45 GHz (IEEE 802.15) ที่เป็นไปตามข้อกำหนด
 ราคาถูกจากการรวมวงจรในชิปตัวเดียว
 การมีแอปพลิเคชันรองรับผ่านทางการดาวน์โหลดแอปเพล็ท
 ความเข้ากันได้อย่างต่อเนื่องกับอุปกรณ์ Bluetooth (รุ่น 4.0 หรือสูงกว่า) ที่ยังไม่ได้ออกมาใช้งาน ผ่านทางการปรับปรุงซอฟต์แวร์

ดูเพิ่มเติม

 DASH7
 มาตรฐาน IEEE 802.15
 Ultra wideband (UWB)
 UWB Forum
 WiMedia Alliance
 WirelessHD
 USB ไร้สาย
 ZigBee—IEEE 802.15.4
 ANT+
 Z-wave

แหล่งข้อมูลอื่น
เว็บไซต์ทางการ :
 Bluetooth low energy technology website

เว็บไซต์
 เว็บไซต์ข่าว Wibree 
 UK Wibree Guide 
 HowStuffWorks (How Wibree Works)
 What is Wibree?
 Bluetooth low energy profiles explained

ข่าว :
 "Bluetooth rival unveiled by Nokia", BBC News, 4 October 2006
 "Nokia's Wibree and the Wireless Zoo" , The Future of Things (TFOT), 16 November 2006, An interview with Nokia and a comparison to other wireless technologies
 อ้างอิง 

หมวดหมู่:เครือข่ายไร้สาย