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，而大多數電子產品，只要能夠進行聯網的設備，大多都會采用三種連接方式，蜂窩網絡、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。藍牙技術聯盟便在此前表示過，2020年藍牙市場發展減緩，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，以及穿戴式健康監測裝置領域，藍牙產品的出貨量是上升的。藍牙聯盟預計，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造標準化協議，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下去。

圖源：Atmosic

據根據研究機構ABI的最新統計，在全球范圍內，包括傳感器和數據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，盡管大多數企業都受到了一些挑戰，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績都有快速的提升。這里包括傳統的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迫切的需求，富芮坤正在密切跟蹤當中。

成熟的市場想要發現新的增長，除了市場的改變以外還需要技術的革新。磐啟微電子市場&研發總監楊岳明在接受電子發燒友采訪時表示，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出BLE-AOA高精度室內定位系統的公司。磐啟微電子認為，藍牙仍舊是未來物聯網時代不可或缺的一部分，仍然就有很廣闊的發展前景。

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Market&Markets的調查數據顯示，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，一個是傳輸高數據量，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在高速的數據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勢。楊岳明介紹到，相比UWB，BLE-AOA兼容BLE5.1協議，具有廣闊的生態空間；適合于包括手機在內的各種智能終端及物聯網設備，功耗不到UWB系統的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。

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功耗的目的。當然也還會采取其他辦法以節約靜態功耗。

Atmosic則在設計中采用了多維動態調整技術，以降低SoC的整體功耗。與傳統的亞閾值技術不同，多維動態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，并根據SoC的狀態進行優化，以實現低有功功率。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場景。藍牙聯盟發布了Mesh協議解決了組網的問題，但Mesh組網有一個缺點，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，為用戶帶來較好的使用體驗。這種組網有三大特點，一個是通過藍牙鍵連接方式去連接節點，而非使用廣播模式；二是大數據吞吐率，對大數據傳輸的支持較好；三是低功耗，過去BLE組網每個節點都處于數據收發狀態，而富芮坤的方案可以讓上面的根節點處于收發狀態，而下面的普通節點只有接受的狀態，這是用于一些智能門鎖、傳感器等應用場景，因此終端節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

隨著當前市場聯網設備越來越多，導致信號傳輸環境更加復雜，這對于藍牙傳輸的穩定性及可靠性都提出了不小的挑戰。尤其在一些如機場、火車站、商場等人流密集的場景，環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，在智能家居及物聯網應用當中，其傳輸數據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的成功率。

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

藍牙市場發展數十年，想要切入一個成熟市場，成本是其中關鍵的一環，而芯片開發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，企業又該如何去發展，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，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，將在物聯網應用中越來越廣泛地使用。Atmosic未來也將繼續推動永久續航或無電池無線互聯設備的發展，Atmosic擁有一個數十年低功率無線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。

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

當然，牛釗也表示，這對于企業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、穩定交貨的成功率都有很大的挑戰。目前來看，國內企業還處于一個追趕的步伐，但如今的市場也是企業追趕的良機。

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