作為無線連接技術中的明星，藍牙低功耗（BLE）大量應用于移動IoT設備之間的無線連接；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)。

當下，全球正進入一個各種系統(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)絡并實現(xiàn)設備間數(shù)據(jù)交換的物聯(lián)網(wǎng)中，BLE發(fā)揮著至關重要的作用。

目前，WiFi、Bluetooth、WWAN是現(xiàn)階段物聯(lián)網(wǎng)的主力，占所有應用的95%以上。物聯(lián)網(wǎng)芯片產(chǎn)品市場前景廣闊，預計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)設備，其中三分之一的設備會搭載藍牙芯片，藍牙通信標準已經(jīng)深入到消費電子、汽車電子、工業(yè)等諸多應用領域。

技術指標及演進

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

昂瑞微市場總監(jiān)張書遷表示：目前BLE芯片的技術指標，主要集中于芯片的最大發(fā)射功率、接收機靈敏度、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，也跟產(chǎn)品應用環(huán)境和芯片的抗干擾能力相關。

其二，在功耗層面，大多數(shù)的BLE產(chǎn)品是應用于物聯(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，運行能力跟產(chǎn)品本身的MCU運行速度和存儲資源相關（SRAM，F(xiàn)lash等），一些產(chǎn)品如可穿戴手表對MCU運行速率、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官方認證，也需要測試BLE產(chǎn)品之間，尤其是各種平臺手機和BLE設備間的兼容性；產(chǎn)品自身也要足夠穩(wěn)定，不能出現(xiàn)死機、斷連等現(xiàn)象。

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

據(jù)了解，藍牙Mesh 協(xié)議于2017年由SIG藍牙技術聯(lián)盟發(fā)布，具有多對多的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)。藍牙Mesh 網(wǎng)絡的核心技術包括強制的安全性、優(yōu)化的低功耗以及強大的可擴展性，目前已實現(xiàn)與各種藍牙智能設備直接兼容。

當前，藍牙Mesh 標準在智能照明、智能插座、智能風扇、傳感器等領域快速應用。其中，智能照明系統(tǒng)是藍牙Mesh 協(xié)議最容易落地和爆發(fā)的場景。

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

藍牙在智能照明系統(tǒng)中充當數(shù)據(jù)管道的角色。通過藍牙可以構(gòu)建一個數(shù)字化的智能照明網(wǎng)絡： 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)測照明設備運行狀態(tài)（設備信息，設備故障，設備能耗等），用于管理照明系統(tǒng)、優(yōu)化能耗和預測性維護等。

因而，藍牙技術在數(shù)據(jù)驅(qū)動型智能建筑服務中具有重要作用。智能照明所提供的附加服務價值比照明控制和節(jié)能本身的價值高出七到十倍?？臻g利用應用可以將所采集到的建筑使用數(shù)據(jù)可視化。照明維護應用可以監(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，從而幫助改進能源平衡。這些應用帶來了無盡的可能性。

同時，張書遷在報告中也提到了藍牙5.1標準的重要更新內(nèi)容，即基于AoA/AoD的藍牙尋向功能；傳統(tǒng)的基于RSSI實現(xiàn)的藍牙位置服務，定位精度為1~10米。而基于天線陣列和AoA/AoD技術的的藍牙位置服務，理論上定位精度可以達到厘米級。

BLE Audio出世

據(jù)了解，2020年1月SIG正式發(fā)布BT5.2標準，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 音頻相關的Profiles。

眾所周知，BT5.2之前，藍牙音頻傳輸采用經(jīng)典藍牙A2DP模式進行點對點數(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新的標準支持基于連接的一主多從音頻流應用，比如TWS耳機，多房間音響同步，以及基于廣播數(shù)據(jù)流的傳輸，可廣泛用于候機室、體育館、會議廳、電影院等有公共屏幕音頻接收場合?？梢哉f藍牙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。

張書遷強調(diào)，LC3作為LE audio強制性編解碼方式，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。

毋庸置疑的是，低功耗是藍牙芯片永恒的話題。從技術層面來看，在電池技術難以獲得突破的情況下，芯片的亞閾值技術和基于空中能量收集的技術都可以說是藍牙低功耗技術的一個創(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應用的CAGR（年復合增長率）達到17%的水平。至2023年，BLE設備出貨量將超過16億，年出貨量將增長3倍；90%的藍牙設備將采用低功耗藍牙技術；藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡設備年出貨量達到3.6億，年復合增長率為23%；藍牙位置服務設備年出貨量達到4.31億，年復合增長率為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，而藍牙低功耗技術在物聯(lián)網(wǎng)技術中處于核心地位，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)有了一定的技術積累?？梢哉f，藍牙低功耗技術迎來了前所未有的歷史發(fā)展機遇。

BLE技術引爆智能可穿戴設備市場

當前，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備正處于高速發(fā)展階段，并引領了新一輪消費電子爆發(fā)的浪潮。其中，智能手環(huán)/手表等市場是BLE技術爆發(fā)的一個重要市場。

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

目前，從國內(nèi)應用市場來看，智能手環(huán)/手表可穿戴設備大體分為：藍牙手環(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，昂瑞微藍牙技術團隊經(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牙產(chǎn)品HS6621，并順利導入國內(nèi)多個知名方案商的新產(chǎn)品項目中，成為智能家居以及智能可穿戴設備等應用的理想選擇。該產(chǎn)品在2020年第十五屆“中國芯”集成電路產(chǎn)業(yè)促進大會上榮獲“優(yōu)秀技術創(chuàng)新產(chǎn)品”獎。

從產(chǎn)品特性來看，新一代低功耗藍牙HS6621支持完整的BLE5.0協(xié)議、擁有強大的內(nèi)核ARM? Cortex?-M4F、采用先進的40nm ULP工藝、具有豐富的外設接口、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備市場為主戰(zhàn)場，同時兼顧一些其它的消費類電子產(chǎn)品市場。目前，昂瑞微新一代低功耗藍牙產(chǎn)品HS6621處于大批量量產(chǎn)階段；產(chǎn)品的評估板，以及針對各類應用的SDK都已準備就緒并經(jīng)過了充分的驗證。
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