藍牙技術長盛不衰的“秘密”！

如今生活中我們已經基本離不開電子產品，而大多數(shù)電子產品，只要能夠進行聯(lián)網(wǎng)的設備，大多都會采用三種連接方式，蜂窩網(wǎng)絡、Wi-Fi、藍牙。而BLE作為藍牙的低功耗技術，如今也廣泛應用在了許多場景當中。

而這兩年由于受到了疫情的影響，讓人們的生活習慣也隨著發(fā)生了一定的改變，對于藍牙市場而言也造成了一定的影響。藍牙技術聯(lián)盟便在此前表示過，2020年藍牙市場發(fā)展減緩，在汽車以及智能手機等特定市場的出貨量有所下降，但在無線鼠標、鍵盤等居家辦公用品，以及穿戴式健康監(jiān)測裝置領域，藍牙產品的出貨量是上升的。藍牙聯(lián)盟預計，在疫情結束后，藍牙出貨量將恢復增長。

藍牙技術將重新進入藍海市場

從1994年技術藍牙被發(fā)明以來，旨在研究移動電話與其它配件間進行低功耗、低成本無線通信連接的方法，打造設備間無線通訊創(chuàng)造標準化協(xié)議，解決用戶間互不兼容的移動電子設備通信問題，可以認為藍牙陪伴著近代移動通訊市場的成長。

發(fā)展將近三十年的藍牙市場已經較為成熟，但近兩年受到疫情的影響，市場已經產生了一定的改變。謀思科技（AtmosicTechnologies）首席執(zhí)行官David Su認為，盡管受新冠肺炎疫情影響，但無線耳機、無線鼠標、鍵盤、可穿戴健康監(jiān)測設備等消費類設備的出貨量仍保持上升趨勢，Atmosic也認為這種趨勢將持續(xù)下去。

圖源：Atmosic

據(jù)根據(jù)研究機構ABI的最新統(tǒng)計，在全球范圍內，包括傳感器和數(shù)據(jù)傳輸在內的消費品和家居用品的市場份額已經超過10億美元，這也是Atmosic的目標市場。

富芮坤微電子副總裁牛釗表示，盡管大多數(shù)企業(yè)都受到了一些挑戰(zhàn)，但從整體市場來看，不論是富芮坤亦或是市場頭部幾家藍牙原廠的銷售業(yè)績都有快速的提升。這里包括傳統(tǒng)的TWS耳機市場，以及目前的可穿戴應用領域，如智能手表市場存量已經過億，增速極快。

此外，還包括智能定位市場，也看到具有增長的勢頭，但相對而言并沒有其他領域這么明顯。一方面定位功能在過去便已經存在，如今不過是精度要求更高，另一方面市場還未出現(xiàn)迫切的需求，富芮坤正在密切跟蹤當中。

成熟的市場想要發(fā)現(xiàn)新的增長，除了市場的改變以外還需要技術的革新。磐啟微電子市場&研發(fā)總監(jiān)楊岳明在接受電子發(fā)燒友采訪時表示，以往固有市場的競爭已經趨于白熱化，但是隨著藍牙技術邁入5.0時代，藍牙技術又將進入一片藍海市場。

磐啟微電子關注長期關注藍牙市場，投入了大量的人力物力對藍牙技術進行研究，目前BLE5.1芯片即將量產。同時，磐啟微電子也是國內首家開發(fā)出BLE-AOA高精度室內定位系統(tǒng)的公司。磐啟微電子認為，藍牙仍舊是未來物聯(lián)網(wǎng)時代不可或缺的一部分，仍然就有很廣闊的發(fā)展前景。

定位需求凸顯，選BLE還是UWB？

隨著智能設備的增多，室內定位也成為了下一個可以快速增長的市場，據(jù)Market&Markets的調查數(shù)據(jù)顯示，未來幾年，室內定位的全球市場將以42.0%的年復合成長率增長，市場規(guī)模預計從2017年的71億1000萬美元擴大到2022年的409億9000萬美元。而藍牙技術整體進入5.1時代，讓BLE具備了Mesh組網(wǎng)及定位功能。

而在各色各樣的定位技術中，唯有BLE-AOA以及UWB能實現(xiàn)高精度的室內定位。牛釗表示，UWB功能在許多旗艦手機中便已經集成，而UWB的主要應用領域為兩方面，一個是傳輸高數(shù)據(jù)量，另一個則是定位，這是從其自身帶寬所決定的。

圖源：富芮坤

但UWB在高速的數(shù)據(jù)傳輸領域中基本沒有什么落地應用場景，因此大多應用場景只集中在室內定位場景當中。從原理來看，UWB由于高帶寬的特性，因此可以在這個區(qū)間做出較好的定位功能。

當然，相比UWB，BLE的定位也具備一些優(yōu)勢。楊岳明介紹到，相比UWB，BLE-AOA兼容BLE5.1協(xié)議，具有廣闊的生態(tài)空間；適合于包括手機在內的各種智能終端及物聯(lián)網(wǎng)設備，功耗不到UWB系統(tǒng)的1/10；采樣普通的藍牙芯片或兼容藍牙廣播包的2.4GHz芯片便可搭建（或普通手機），BLE芯片成本不足UWB芯片的1/10；工作在全球通用的2.4GHz ISM免費頻段，適應性強，國內藍牙芯片供應商眾多，相對于UWB芯片（DecaWave為主），完全自主可控。

不過牛釗表示，藍牙的AOA功能也有落地困難的地方，它非常依賴于天線的硬件以及外圍的空間建模，而這些需要方案商提供相應的解決方案。因此更容易落地的場景，或許是通過UWB與藍牙AOA相互結合來實現(xiàn)。

讓BLE功耗做到更低

功耗低是BLE的特點，而移動智能設備對功耗具有很高的要求，因此在很多場景下兩者具備較高的契合度。但是想要實現(xiàn)低功耗，或許將不得不犧牲產品的性能，這就需要廠商在性能與功耗之間去尋找平衡。

楊岳明表示，性能與功耗的平衡需要看產品本身的應用定位，不同的方向對性能和功耗的要求都不一樣，此外，還要詳細分析應用場景具體需求，最后根據(jù)指標需求來設計產品，將功耗做低。

如磐啟微電子BLE產品主要針對AoA/AoD室內定位、燈控、標簽、鍵鼠等行業(yè)應用。性能，尤其是MCU性能要求相對不高，所以主要以犧牲MCU性能的方式來達到省動態(tài)功耗的目的。當然也還會采取其他辦法以節(jié)約靜態(tài)功耗。

Atmosic則在設計中采用了多維動態(tài)調整技術，以降低SoC的整體功耗。與傳統(tǒng)的亞閾值技術不同，多維動態(tài)調整技術不僅僅關注電壓，而是通盤考慮電流、電阻、電容、頻率等各種參數(shù)，并根據(jù)SoC的狀態(tài)進行優(yōu)化，以實現(xiàn)低有功功率。Atmosic還設計了多種SoC功能塊，以降低待機/休眠功耗。

富芮坤在進行BLE芯片設計時，主要考慮到未來智能家居的組網(wǎng)場景。藍牙聯(lián)盟發(fā)布了Mesh協(xié)議解決了組網(wǎng)的問題，但Mesh組網(wǎng)有一個缺點，即功耗較大，達到毫安級別，這主要由于Mesh處在廣播模式下。

圖源：富芮坤

而富芮坤的BLE芯片本身可以支持藍牙多連接，在此基礎上，設計了一套多連接組網(wǎng)，為用戶帶來較好的使用體驗。這種組網(wǎng)有三大特點，一個是通過藍牙鍵連接方式去連接節(jié)點，而非使用廣播模式；二是大數(shù)據(jù)吞吐率，對大數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹С州^好；三是低功耗，過去BLE組網(wǎng)每個節(jié)點都處于數(shù)據(jù)收發(fā)狀態(tài)，而富芮坤的方案可以讓上面的根節(jié)點處于收發(fā)狀態(tài)，而下面的普通節(jié)點只有接受的狀態(tài)，這是用于一些智能門鎖、傳感器等應用場景，因此終端節(jié)點的平均電流僅為百微安左右，未來也會進一步的降低。

BLE抗干擾的幾種解決方案

隨著當前市場聯(lián)網(wǎng)設備越來越多，導致信號傳輸環(huán)境更加復雜，這對于藍牙傳輸?shù)姆€(wěn)定性及可靠性都提出了不小的挑戰(zhàn)。尤其在一些如機場、火車站、商場等人流密集的場景，環(huán)境中還充斥著功率強勁的Wi-Fi信號，而藍牙與Wi-Fi均處于2.4GHz頻段，互相之間可能產生強烈干擾，導致藍牙斷流情況的發(fā)生。

對此，楊岳明認為，干擾是不可避免的，這主要有同頻干擾和臨頻干擾之分。在芯片層面上，對于同頻干擾主要靠改善解調門限，這種改善一般都比較有限，對于鄰頻干擾主要靠改善濾波器的濾波性能。在協(xié)議和應用層面上，更多的也是靠這個，采取跳頻、信道偵聽、重傳、加大功率等方式來提升用戶體驗。

牛釗表示，想要解決干擾問題，可以從幾方面入手。一個是如TWS耳機可以增加發(fā)射功率，當耳機靠近手機時，增強信號解決斷流問題，另一個則是采用跳頻機制。還可以通過降低速率還解決斷流問題，在智能家居及物聯(lián)網(wǎng)應用當中，其傳輸數(shù)據(jù)量相對音頻而言較低，因此可以降低速率提升抗干擾性以及提高傳輸?shù)某晒β省?br />
David Su表示，藍牙技術已經包含了自適應跳頻功能，當WiFi和藍牙在不同的設備中時，這種功能就能見效。除此之外，當藍牙和WiFi在同一個設備中時，還有一個行業(yè)標準可在兩種解決方案之間進行調和，即俗稱的藍牙WiFi共存功能。Atmosic既支持自適應跳頻功能也支持藍牙、WiFi共存功能。

BLE市場 唯快不破

藍牙市場發(fā)展數(shù)十年，想要切入一個成熟市場，成本是其中關鍵的一環(huán)，而芯片開發(fā)成本及芯片應用方案整體成本也決定BLE廠商能否快速打開市場。此外，當前市場正處于半導體元供應緊缺的狀態(tài)，企業(yè)又該如何去發(fā)展，也成為思考的重點。

楊岳明表示，由于目前BLE市場選擇眾多，在眾多的BLE廠家中脫穎而出，最重要一條是快。確定好目標客戶，目標產品形態(tài)，以最快的速度做出來，并有自己的特色，且價格可接受，這樣是比較容易成功進入市場的。

牛釗認為，這需要根據(jù)市場及應用來考量芯片的成本是否達到預期，即是說成本不一定越低越好，重要的是做出符合某個應用或者市場特定場景的高性價比芯片。

針對BLE市場，David Su認為，BLE因傳輸距離遠、功耗低等特點，將在物聯(lián)網(wǎng)應用中越來越廣泛地使用。Atmosic未來也將繼續(xù)推動永久續(xù)航或無電池無線互聯(lián)設備的發(fā)展，Atmosic擁有一個數(shù)十年低功率無線SoC設計經驗的團隊，目前專注于藍牙市場，但以這個團隊為基礎，Atmosic將視未來市場發(fā)展情況，適時考慮其他連接技術。

而今年一個大的行情便是半導體供應緊缺，牛釗表示，許多國外友商產品交期已經達到了40周，因此客戶最關心的是供貨，在供應有保證的情況下，再來看芯片是否滿足最低要求，然后再看產品價格。有意思的是，今年基本沒有客戶硬性要求低價，只需要滿足供應及性能上的保障。

這對于企業(yè)而言是一個很好的機會，只需要企業(yè)能夠快速的將產品開發(fā)完成，就能夠獲得一定的訂單。磐啟微方面也將保持以芯片研發(fā)為主的發(fā)展路線，同時在部分技術含量和研發(fā)門檻較高的領域，如BLE-AOA高精度室內定位領域，發(fā)布相關turnkey，加快客戶的研發(fā)進度，加速產業(yè)落地。

當然，牛釗也表示，這對于企業(yè)而言也提出了更高的要求，與國外大廠芯片相比，國內廠商產品、性能、穩(wěn)定交貨的成功率都有很大的挑戰(zhàn)。目前來看，國內企業(yè)還處于一個追趕的步伐，但如今的市場也是企業(yè)追趕的良機。

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