作為無線連接技術(shù)中的明星，藍(lán)牙低功耗（BLE）大量應(yīng)用于移動IoT設(shè)備之間的無線連接；同時，作為使用最廣泛的一種低功耗通信協(xié)議，其市場需求正在持續(xù)爆發(fā)。

當(dāng)下，全球正進(jìn)入一個各種系統(tǒng)都需要采集和交換數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)（IoT）時代。在傳感器以無線方式連接，形成網(wǎng)絡(luò)并實(shí)現(xiàn)設(shè)備間數(shù)據(jù)交換的物聯(lián)網(wǎng)中，BLE發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

目前，WiFi、Bluetooth、WWAN是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的主力，占所有應(yīng)用的95%以上。物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)品市場前景廣闊，預(yù)計2022年市場規(guī)模將超100億美元。而截至2022年，全世界將有500億的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，其中三分之一的設(shè)備會搭載藍(lán)牙芯片，藍(lán)牙通信標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)深入到消費(fèi)電子、汽車電子、工業(yè)等諸多應(yīng)用領(lǐng)域。

技術(shù)指標(biāo)及演進(jìn)

按照藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（SIG）的定義，BLE是一種低功耗、短距離、低數(shù)據(jù)速率的標(biāo)準(zhǔn)無線通信協(xié)議，工作在2.4GHz ISM頻段，目前最新的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)是BT5.2。

昂瑞微市場總監(jiān)張書遷表示：目前BLE芯片的技術(shù)指標(biāo)，主要集中于芯片的最大發(fā)射功率、接收機(jī)靈敏度、內(nèi)部資源、兼容性、穩(wěn)定性以及芯片功耗等。

其一，BLE產(chǎn)品的鏈路預(yù)算Link Budget決定了信號連接的距離。而連接距離主要跟芯片Transmitter的最大發(fā)射功率和Receiver的靈敏度相關(guān)，也跟產(chǎn)品應(yīng)用環(huán)境和芯片的抗干擾能力相關(guān)。

其二，在功耗層面，大多數(shù)的BLE產(chǎn)品是應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)的電池供電產(chǎn)品，對產(chǎn)品的續(xù)航時間要求比較高，比如ESL，可穿戴手環(huán)/手表，語音遙控器等。

其三，運(yùn)行能力跟產(chǎn)品本身的MCU運(yùn)行速度和存儲資源相關(guān)（SRAM，F(xiàn)lash等），一些產(chǎn)品如可穿戴手表對MCU運(yùn)行速率、SRAM和Flash資源大小以及各種Sensor和屏的接口要求比較高。

其四，BLE芯片的兼容性和穩(wěn)定性決定了產(chǎn)品的魯棒性，BLE產(chǎn)品需要過SIG官方認(rèn)證，也需要測試BLE產(chǎn)品之間，尤其是各種平臺手機(jī)和BLE設(shè)備間的兼容性；產(chǎn)品自身也要足夠穩(wěn)定，不能出現(xiàn)死機(jī)、斷連等現(xiàn)象。

對于藍(lán)牙Mesh 協(xié)議，張書遷在接受集微網(wǎng)采訪時表示：藍(lán)牙Mesh 協(xié)議的發(fā)展大大加強(qiáng)了藍(lán)牙產(chǎn)品的組網(wǎng)能力，也拓展了藍(lán)牙產(chǎn)品的應(yīng)用場景，使藍(lán)牙產(chǎn)品由獨(dú)立的個體性能向網(wǎng)絡(luò)協(xié)同能力邁進(jìn)。

據(jù)了解，藍(lán)牙Mesh 協(xié)議于2017年由SIG藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布，具有多對多的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。藍(lán)牙Mesh 網(wǎng)絡(luò)的核心技術(shù)包括強(qiáng)制的安全性、優(yōu)化的低功耗以及強(qiáng)大的可擴(kuò)展性，目前已實(shí)現(xiàn)與各種藍(lán)牙智能設(shè)備直接兼容。

當(dāng)前，藍(lán)牙Mesh 標(biāo)準(zhǔn)在智能照明、智能插座、智能風(fēng)扇、傳感器等領(lǐng)域快速應(yīng)用。其中，智能照明系統(tǒng)是藍(lán)牙Mesh 協(xié)議最容易落地和爆發(fā)的場景。

時間回到2020年5月，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）和DiiA（數(shù)字照明接口聯(lián)盟）宣布開展合作，制定藍(lán)牙-DALI規(guī)格，目標(biāo)是為了指定一個可以在藍(lán)牙m(xù)esh照明控制網(wǎng)絡(luò)上對D4i智能燈具進(jìn)行配置、監(jiān)視和控制的標(biāo)準(zhǔn)接口。

藍(lán)牙在智能照明系統(tǒng)中充當(dāng)數(shù)據(jù)管道的角色。通過藍(lán)牙可以構(gòu)建一個數(shù)字化的智能照明網(wǎng)絡(luò)： 采集傳感器數(shù)據(jù)（探測空氣質(zhì)量、溫濕度、二氧化碳濃度、噪聲），室內(nèi)定位功能以及監(jiān)測照明設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)（設(shè)備信息，設(shè)備故障，設(shè)備能耗等），用于管理照明系統(tǒng)、優(yōu)化能耗和預(yù)測性維護(hù)等。

因而，藍(lán)牙技術(shù)在數(shù)據(jù)驅(qū)動型智能建筑服務(wù)中具有重要作用。智能照明所提供的附加服務(wù)價值比照明控制和節(jié)能本身的價值高出七到十倍。空間利用應(yīng)用可以將所采集到的建筑使用數(shù)據(jù)可視化。照明維護(hù)應(yīng)用可以監(jiān)視每盞燈的工作狀況、觀察異常情況并在問題燈具出現(xiàn)故障前觸發(fā)維修措施。能源報告應(yīng)用可以將數(shù)據(jù)發(fā)送至公用事業(yè)單位，從而幫助改進(jìn)能源平衡。這些應(yīng)用帶來了無盡的可能性。

同時，張書遷在報告中也提到了藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的重要更新內(nèi)容，即基于AoA/AoD的藍(lán)牙尋向功能；傳統(tǒng)的基于RSSI實(shí)現(xiàn)的藍(lán)牙位置服務(wù)，定位精度為1~10米。而基于天線陣列和AoA/AoD技術(shù)的的藍(lán)牙位置服務(wù)，理論上定位精度可以達(dá)到厘米級。

BLE Audio出世

據(jù)了解，2020年1月SIG正式發(fā)布BT5.2標(biāo)準(zhǔn)，新增 LE Audio功能，主要增加LE同步信道、LE的音頻框架協(xié)議（GAF）、LC3音頻編解碼、LE 音頻相關(guān)的Profiles。

眾所周知，BT5.2之前，藍(lán)牙音頻傳輸采用經(jīng)典藍(lán)牙A2DP模式進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，現(xiàn)在低功耗音頻LE Audio的出現(xiàn)，打破了經(jīng)典藍(lán)牙壟斷音頻市場的地位。

因而，2020CES展會上，SIG官方宣布BT5.2新的標(biāo)準(zhǔn)支持基于連接的一主多從音頻流應(yīng)用，比如TWS耳機(jī)，多房間音響同步，以及基于廣播數(shù)據(jù)流的傳輸，可廣泛用于候機(jī)室、體育館、會議廳、電影院等有公共屏幕音頻接收場合。可以說藍(lán)牙5.2的出現(xiàn)，既打破了Apple tws專利權(quán)，又給多聲道同步音頻傳輸提供了支持。

據(jù)悉，LC3是德國Fraunhofer IIS公司開發(fā)，SIG采用作為LE的高清音頻編解碼方式，LC3相比于傳統(tǒng)的基于SBC的藍(lán)牙音頻編解碼方式，為用戶帶來了更加清晰、可靠的音頻體驗(yàn)。

張書遷強(qiáng)調(diào)，LC3作為LE audio強(qiáng)制性編解碼方式，相同聽感下，高品質(zhì)音源經(jīng)LC3壓縮后是SBC數(shù)據(jù)量的一半左右。

BLE芯片的產(chǎn)業(yè)鏈逐步完善

總體而言，BLE芯片的未來發(fā)展趨勢，向更低的功耗、更穩(wěn)定的連接、更高的性價比等方向演進(jìn)。

毋庸置疑的是，低功耗是藍(lán)牙芯片永恒的話題。從技術(shù)層面來看，在電池技術(shù)難以獲得突破的情況下，芯片的亞閾值技術(shù)和基于空中能量收集的技術(shù)都可以說是藍(lán)牙低功耗技術(shù)的一個創(chuàng)新和突破的方向。。

據(jù)Gartner 2018年的市場報告顯示，2017到2021年，IoT以及汽車市場BLE應(yīng)用的CAGR（年復(fù)合增長率）達(dá)到17%的水平。至2023年，BLE設(shè)備出貨量將超過16億，年出貨量將增長3倍；90%的藍(lán)牙設(shè)備將采用低功耗藍(lán)牙技術(shù)；藍(lán)牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)設(shè)備年出貨量達(dá)到3.6億，年復(fù)合增長率為23%；藍(lán)牙位置服務(wù)設(shè)備年出貨量達(dá)到4.31億，年復(fù)合增長率為43%。

在龐大的市場需求之下，也加速了產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善。當(dāng)前，國外主要BLE芯片廠商包括：Nordic，Dialog，Ambiq，TI，Silicon labs，高通（CSR），Cypress，意法半導(dǎo)體（ST），東芝Toshiba。其中，Nordic占據(jù)了整個BLE市場的40%左右。

而中國臺灣的瑞昱（Realtek），創(chuàng)杰（ISSC），以及國內(nèi)大陸的昂瑞微、泰凌微、Beken、匯頂科技、易兆微、卓勝微、富芮坤、奉加微、聯(lián)睿微等公司也都在BLE市場占據(jù)一席之地。

在國家和地方政府的大力扶持下，物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)迎來高速發(fā)展期，而藍(lán)牙低功耗技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中處于核心地位，正處于芯片的國產(chǎn)替代浪潮中；國內(nèi)射頻SoC芯片廠商經(jīng)過多年的發(fā)展，也已經(jīng)有了一定的技術(shù)積累。可以說，藍(lán)牙低功耗技術(shù)迎來了前所未有的歷史發(fā)展機(jī)遇。

BLE技術(shù)引爆智能可穿戴設(shè)備市場

當(dāng)前，隨著5G和物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，智能家居和智能可穿戴設(shè)備正處于高速發(fā)展階段，并引領(lǐng)了新一輪消費(fèi)電子爆發(fā)的浪潮。其中，智能手環(huán)/手表等市場是BLE技術(shù)爆發(fā)的一個重要市場。

據(jù)IDC數(shù)據(jù)顯示，2019 全年可穿戴式設(shè)備的出貨量達(dá)到3.365 億臺，較2018 年的1.78 億臺大增89.0%。其中，智能手表2019年的出貨量達(dá)到9240萬只，比2018年的7530萬只增長了22.7%。

目前，從國內(nèi)應(yīng)用市場來看，智能手環(huán)/手表可穿戴設(shè)備大體分為：藍(lán)牙手環(huán)、入門級智能手表、普通級智能手表、旗艦級智能手表。

集微網(wǎng)了解到，昂瑞微藍(lán)牙技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過一年左右時間的潛心研發(fā)，精心打磨出新一代的低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品HS6621，并順利導(dǎo)入國內(nèi)多個知名方案商的新產(chǎn)品項(xiàng)目中，成為智能家居以及智能可穿戴設(shè)備等應(yīng)用的理想選擇。該產(chǎn)品在2020年第十五屆“中國芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進(jìn)大會上榮獲“優(yōu)秀技術(shù)創(chuàng)新產(chǎn)品”獎。

從產(chǎn)品特性來看，新一代低功耗藍(lán)牙HS6621支持完整的BLE5.0協(xié)議、擁有強(qiáng)大的內(nèi)核ARM? Cortex?-M4F、采用先進(jìn)的40nm ULP工藝、具有豐富的外設(shè)接口、集成多個個性化電路模塊等。

據(jù)悉，新一代的BLE產(chǎn)品HS6621以智能家居和智能可穿戴設(shè)備市場為主戰(zhàn)場，同時兼顧一些其它的消費(fèi)類電子產(chǎn)品市場。目前，昂瑞微新一代低功耗藍(lán)牙產(chǎn)品HS6621處于大批量量產(chǎn)階段；產(chǎn)品的評估板，以及針對各類應(yīng)用的SDK都已準(zhǔn)備就緒并經(jīng)過了充分的驗(yàn)證。
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