Source: 新通訊36期2月號 徐彩

Zigbee™雖與Bluetooth同為PAN領域的通訊技術，但顯然二者在初期設定上有所區隔。Zigbee™ Alliance對Zigbee™的主要期許在於，以低價切入產業自動化控制、能源監控、機電控制、照明系統管控、家庭安全和RF遙控等領域。由於未來Zigbee™模組是整合度更高的單晶片，因此Zigbee™生產成本下降至距離1美元的晶片目標價，以及2美元的模組目標價，在時程上應較Bluetooth追求商業化時點的流程縮短至少一倍以上。而Zigbee™ Alliance即據此樂觀地預計Zigbee™產品的市場到2007年將增至13億美元，這個規模已幾乎與Bluetooth在2005年的水準平起平坐，成長可謂十分快速。同時以Zigbee™的功能特性來說，台灣業者於此應有較為順遂的產業展望。

Bluetooth好不容易在價格快速下降，以及市場逐漸賦予其應有地位下，在最近有了較為樂觀的發展，不過另一個可能讓Bluetooth坐立難安的技術又正逐漸興起：Zigbee™。它與Bluetooth一樣是短距離、低功率的無線通訊技術，Zigbee™的技術標準由Zigbee™ Alliance與IEEE 802.15工作小組負責制訂，未來將被稱為IEEE 802.15.4。

Zigbee™採直序展頻(Direct Sequence Spread Spectrum, DSSS)技術，使一個位元的訊號，利用較高碼率的展頻序列，在發射端將訊號擴展為較寬的頻譜，使得原來高功率、佔較窄頻譜的訊號，變成低功率、寬頻譜的訊號，以使訊號在無線傳輸中保持完整，並且確保同時在不同頻段傳輸的訊息不會互相干擾。而在接收端則用相同的展頻碼序列進行解擴，把展開的展頻信號還原成原來的信號，以完成接收工作。

Zigbee™之所以被視為Bluetooth的新生威脅，主要在於兩者在功能條件設定上有許多雷同點，而Zigbee™甚至更是去蕪存菁。以所使用的頻段來說，Zigbee™預計可使用的頻段有3個，分別是2.4GHz頻段、歐洲的868MHz頻段，以及美國的915MHz頻段，不過在應用測試上，短期還是會以2.4GHz的ISM免費頻段為主。而以傳輸速率來說，Zigbee™在這三種頻段上則分別具有最高250Kbps、20Kbps和40Kbps的傳輸速率。同時，未來一台具Zigbee™的設備最多可連接254台同樣是具Zigbee™功能的設備，這對Zigbee™在未來Bluetooth所專擅的WPAN(無線個人網路)應用中做好事先的鋪路。

此外，Zigbee™在規格設計要求上，傾向於低耗電、低成本及容易開發等特點，而較不注重傳輸速率，這與Bluetooth幾乎是不謀而合的。Zigbee™與Bluetooth在面臨耗電、傳輸距離與速率三者間的取捨時，基本上是通訊技術皆必須面對的課題。例如若將Bluetooth的電波輸出功率提昇至100mW，則傳輸距離可增至100公尺。也因此，不論是Zigbee™或Bluetooth，欲使傳輸距離或速率進一步提昇，則電波輸出功率勢必須增加。反之若優先維持低耗電狀態，則傳輸距離或速率則必須有所割捨。

換言之，表1中所示Bluetooth與Zigbee™之比較若欲進一步分出優劣，實必須在相同的衡量基礎下進行。例如當同樣維持在1mW的電波輸出功率下，Bluetooth的傳輸距離可能僅有10公分至2公尺之遙，將遜於Zigbee™的10公尺，但在傳輸速率上則有Zigbee™十倍以上的優勢。

至於Bluetooth與Zigbee™若同在2.4GHz頻段運作時的干擾問題，解決方式為若Zigbee™裝置發送訊號時，因Bluetooth干擾Zigbee™裝置造成資料遺失，造成Zigbee™接收端無法正確接收，則Zigbee™裝置發送端將得不到從接收設備傳來的反饋訊號，因而發送端將重新發送發送訊號，直到獲得接收端反饋訊號，以確定資料被正確接收。

Zigbee™聯盟聲勢浩大

與Bluetooth SIG成立時的盛況一般，Zigbee™ Alliance亦是如此，在總計超過50個成員中，包括IC設計製造商、家電廠商、通訊設備商、IP服務提供商、玩具商、OEM廠商等一應俱全，包括Philips、Motorola、Intel、Atmel、RFMD、Honeywell、Samsung、Invensys、Mitsubishi、Oki等耳熟能詳的大廠皆於2002與2003上半年相繼加入。而成員的主導性與周全性，正是一個通訊技術能否成為主流標準的重要前提，尤其Philips對其更是不遺餘力，預計近日內示範性產品即可問世。

檢視Zigbee™ Alliance的成員組成，雖以消費性電子與通訊廠商為首，不過成員與Bluetooth的重疊並不罕見，因此Zigbee™雖與Bluetooth同為PAN領域的通訊技術，但顯然二者在初期設定上應有所區隔。以2003年5月獲得正式批准IEEE 802.15.4 Zigbee™標準內容來看，Zigbee™ Alliance對Zigbee™的主要期許在於，包括全套軟硬體需以5美元以下的價格切入產業自動化控制、能源監控、機電控制、照明系統管控、家庭安全和RF遙控等領域。

而為了達到這些目標，基本上資料傳輸限於250Kbps應已足夠，同時傳輸距離訂為10到75公尺，如此功能規格將可提供比Bluetooth更長的電池使用壽命。

而其中低耗電更是Zigbee™的特長，Zigbee™整體低功耗的表現優異，除了在傳輸速率上的妥協外，主要來自Zigbee™模組在未使用的情況下，將被定義為低功耗的休眠狀態，也因此若以具Zigbee™技術規格的影音遙控器來說，僅靠2顆普通的5號電池就能持續支撐其工作2年以上的時間。以上述特性來看，Zigbee™可視作一種介於無線標記技術和Bluetooth之間的技術。

Zigbee™主攻市場與Bluetooth有所差異

即便如此，仔細瞭解Zigbee™所設定的目標應用領域中，有些仍是與Bluetooth重疊。特別在HID(Human Interface Devices)應用中，幾乎頗具爭取Bluetooth市場之姿，除如鍵盤、滑鼠、印表機、影音遙控器(TV、VCR、CD、VCD、DVD等遙控裝置)、遊戲機搖桿等等典型低耗電的單向傳訊應用外，其他各式各樣電腦及其週邊、安全監視、家庭自動化(照明、煤氣計量控制及報警等)，或互動式玩具與娛樂設備等等，若以低成本、低耗電、設計簡易性等為考量，針對不需高速傳遞資訊與反應能力的應用領域，顯然Zigbee™有其相當可觀的市場機會。這使得Bluetooth眼睜睜地看著高階市場被802.11 WLAN所侵佔，如今低階市場又可能被Zigbee™所吞噬的窘境。

不過以Zigbee™現在的技術定位來看，它在「控制」上的角色看來會多於在「通訊」上的角色。也就是說Zigbee™可能會側重在PC周邊如鍵盤與滑鼠、家電控制、遊戲與娛樂控制設備、燈光與安全監控等。而這個部分事實上是Bluetooth一直因為成本因素遲遲無法拓展的市場，2002年Bluetooth在手機與免持聽筒市場約佔其總出貨的80%強，無線滑鼠、無線鍵盤、車用遙控、TV控制仍是以紅外線、短距無線電傳輸技術為主。

也就是說Zigbee™與現在類似應用領域的技術如紅外線、800MHz的短距無線電傳輸技術，似乎有較直接的衝突，至於原先訴求短距離可進行大量語音及數據傳輸的Bluetooth，在短期內正面照會的機會仍低。而長期來看，一則除非Bluetooth逐漸失其本意，朝向控制介面求生存，二則Zigbee™在技術規格上獲得突破，使得兩者在應用端上的分野趨於模糊，否則二者的市場衝突性短期之內並不顯著，未來廠商有機會同時應用這兩種技術在產品開發及應用中。

Zigbee™普及時間點是關鍵因素

由於Zigbee™的另一訴求點為低價，因此生產成本的快速下降與否是終端市場接受程度的重要指標，而單晶片的解決方案自是重要的里程碑。回顧Bluetooth追求成本降低與體積微縮的過程，把RF、BB和記憶體整合在一起，使用CMOS製程的單晶片方案難度頗高。不過即使部份業者以多晶粒模組(MCM)的封裝方式，來折衝性能與成本間的取捨，但積極克服因光罩層數增加所衍生的良率與成本問題，仍是Bluetooth能否在2004年後，跨出以手機周邊應用為主的型態之重要因素。而同樣情形在面對規格較為寬鬆的Zigbee™時，單晶片的可行性在經歷Bluetooth的經驗後大幅提高，尤其以Zigbee™較低性能的要求，設計上的複雜性不若Bluetooth，RF端性能降低與成本考量的矛盾較不顯著，採CMOS製程的單晶片方案將快速成為主流。

也由於未來Zigbee™模組是整合度更高的單晶片，因此Zigbee™生產成本下降至距離1美元的晶片目標價，以及2美元的模組目標價，在時程上應較Bluetooth追求商業化時點的流程縮短至少一倍以上。所以在Philips、Motorola已陸續推出產品下，以低成本目標來說，2003年底Zigbee™的晶片批量價格在應用於主機端的晶片成本有機會降至約2.5美元，其他終端產品的成本則僅1.5美元，這個價格水準已不到Bluetooth的一半。而Zigbee™ Alliance即據此樂觀預計Zigbee™產品的市場到2007年將增至13億美元，這個規模已幾乎與Bluetooth在2005年的水準平起平坐，成長可謂十分快速。

當然，Zigbee™ Alliance的如意算盤能否如願撥響，Zigbee™目標價格達成時點是關鍵因素，因為Bluetooth已在2003年因出貨量的提昇而使價格下滑幅度加速，預計2004年下半年已有廠商可以在犧牲毛利率的情形下，推出近似Zigbee™目標價的報價，而Bluetooth更享有先進入市場，使互通選擇較多的優勢，是故2004年初是Zigbee™能否乘風而起的重要觀察時點。

Zigbee™十分適合台灣業者投入

Zigbee™由於其成本重要性高於性能要求的特性，加上其以設備中之附加功能的型式存在，可預見的低毛利將使得Zigbee™十分適合台灣業者投入。此外，較簡單的設計、採CMOS製程為主，以及Zigbee™側重在資訊、消費性電子周邊的定位，尤其是短距離通訊鮮少牽涉電信端規格，都反映出與台灣業者既有專擅領域吻合，而國外廠商已提供完整的Zigbee™ IP解決方案，讓IC設計公司加速上市推出時程，亦扮演推波助瀾的效果。

事實上台灣已有多家IC設計公司，如聯陽半導體、達盛電子已經投入Zigbee™晶片的研發，而原先投入Bluetooth的IC設計商也在評估轉進效益，並分別由擅長的RF或BB端切入。由於Zigbee™不若Bluetooth在發展初期偏重手機方面的應用，造成台灣業者於Bluetooth發展的阻礙較大，相較而言台灣業者於Zigbee™應有較為順遂。