純低功耗藍牙技術發展勢頭強勁

今天要跟大家討論的是低功耗藍牙技術（BLE）。就字面意思來說，與經典的藍牙技術相比，低功耗藍牙技術勝在低功耗。無線鼠標與電腦配對、手機連接藍牙音箱播放音樂、健身追蹤器與手機應用數據同步......這些場景的實現都在利用低功耗藍牙技術。因為功耗極低，所以更受電池供應商的青睞。

目前，低功耗藍牙技術已成為無線傳感器部署的核心，而且已基本成為另一個SoC標準接口。低功耗藍牙技術不僅能應用于我們日常使用的手機、平板、電腦等電子設備，也可以應用于汽車、可穿戴設備、零售等領域，該技術的新用例正在不斷涌現?，F在正是開發者們深入了解并提前部署的好機會。

純低功耗藍牙技術發展勢頭強勁

根據ABI Research和Bluetooth SIG所提供的數據，藍牙標準整體增長勢頭強勁：預計到2027年，藍牙設備的年出貨量將達到76億臺。

這一增長主要來自于藍牙周邊設備，其中純低功耗藍牙技術解決方案的電池供電設備占據了主導地位。低功耗藍牙設備在2.4GHz免許可無線電頻段內工作，為附近的設備提供無線連接。預計在未來幾年，純BLE設備的出貨量將增加2倍。手機、平板、PC等設備也會部署藍牙且通常為雙模，即同時部署經典藍牙和低功耗藍牙，但此類設備的增長率相對平緩。

根據ABI Research和Bluetooth SIG的報告，低功耗藍牙技術的相關用例可分為以下四個關鍵細分市場：

細分市場一：音頻傳輸

音頻傳輸，涵蓋了無線揚聲器、頭顯、耳塞以及車載系統等眾多領域。通過低功耗藍牙技術，在電影院觀影時甚至可以自行選擇音頻語言，讓觀影體驗更加完美。

Bluetooth SIG的Auracast廣播音頻功能讓智能手機、平板電腦、電視或其他音頻源設備能夠向耳塞和揚聲器等不限數量的音頻接收設備廣播音頻。無論你在哪里，只要有藍牙設備，你都能享受到音樂的快樂。

這不僅僅是一項技術的突破，更是人類對于美好生活的追求，讓生活充滿無限可能。

細分市場二：數據傳輸

在智能化的今天，從可穿戴設備到PC外設，數據傳輸已成為它們與外界溝通的橋梁。

健身時，健身追蹤器或智能手表可以實時與手機或電腦分享數據；鍵盤、遠程心率和血壓監測工具等健康與保健設備，能夠與應用或主機系統同步，時刻為用戶提供最準確、最新的健康信息，輔助大家更好地管理自己的身體狀況。

數據傳輸對設備配置至關重要，包括開關、門鎖等無線設備。它使遠程控制家電和安全開關門鎖成為可能，是現代生活中不可或缺的一部分。

細分市場三：定位服務

無論是精確的資產跟蹤、室內導航，還是細致的人員定位，定位服務都展現出巨大的潛力和價值。醫生和護士定位患者位置，確保提供及時的護理和就職；訪客在博物館、體育場、機場等地不再迷路，輕松找到目的地；用手機給汽車、住宅開鎖；錢包、鑰匙、手機等個人資產即使丟了也能通過定位找回。資產追蹤標簽為我們提供了另一層安全感。

細分市場四：設備網絡

設備網絡是另一個有望在未來幾年實現良好增長的細分市場。例如，用于照明、商業樓宇自動化和智能家居的控制系統網格網絡；用于工廠控制、暖通空調設備以及照明、溫度、振動、占用率和濕度等參數的監控系統；支持動態定價的電子貨架標簽；電動汽車電池監測器和胎壓監測器等汽車應用。

多協議無線解決方案為何備受追捧

藍牙，尤其是低功耗藍牙技術，作為獨立無線協議正迅速發展，與其他無線協議結合實現訪問、控制和配置/調試等應用。下面將介紹可與BLE搭配的關鍵無線協議。

Zigbee Direct通過在基于Zigbee的網格網絡上設置節點，利用BLE簡化網絡接入。在過去20年中，Zigbee因其低功耗和短距離特性，一直被視為藍牙技術的競品。Zigbee Direct降低了復雜性，因為它不需要云訪問或集線器即可實現設備接入以及大型商業應用和智能家居網絡的維護。通過與BLE相結合，該技術非常適合住宅、商業、公用事業、能源等應用。

Thread為BLE調試定義了方法。通過在Thread網格網絡中使用Thread/藍牙雙模設備，并借助直接鏈路傳輸安全層（TSL）連接進行基于證書的驗證，為設備提供一定程度的安全性?，F在已在2019年定義的初始規范中增加了更穩健、更安全的BLE調試方法。

WiFi與BLE是極受歡迎的雙協議解決方案。由于這兩個協議在SoC上作為獨立的無線電系統工作，因此它們使用數據包流量仲裁來協調信道的使用，從而實現共存。這些組合芯片組的實際運用示例包括：通過BLE打開酒店客房門鎖、通過BLE配置智能開關等。

超寬帶（UWB）已成為一項免費的無線技術，能夠非常精確地測量距離。在UWB出現之前，BLE已應用于汽車遙控鑰匙，甚至已應用于手機，以便解鎖汽車，有時還能啟動汽車?，F在，根據范圍、應用和安全級別，UWB和BLE通過切換方法進行交互。

采用BLE的無線廣域網（WWAN）已用于調試，特別是在智慧城市應用中。最顯著的例子之一就是智能電表、水表和天然氣表。根據地區和/或公用事業公司的偏好，有多種WWAN協議可供使用。在安裝過程中，必須將所有協議接入或調試到所選網絡上。然而，對于密閉、防水的儀表，沒有檢修口允許這樣做。此時，BLE便可派上用場，通過將協議添加到主板上的主MCU，為設備提供無線設置、調試和維護功能。

還有哪些領域部署低功耗藍牙技術的潛力最大？

盡管低功耗藍牙技術的應用領域已經非常廣泛，但仍有許多新興應用可以開拓。

汽車領域就是一個巨大的潛力市場。

電動汽車電池監測系統是一個迅速增長的BLE應用。隨著汽車中分散式分區架構的興起，BLE可以替代線纜，在減輕重量的同時提高可靠性。同時BLE還支持充電，并可以控制單個電芯，從而最大限度地提高性能、安全性和電芯壽命管理。

在輪胎監測系統中，BLE可以取代專有無線協議成為標準。隨著MEMS傳感器的加入，輪胎監測系統不僅能夠提供胎壓數據，還可以監測溫度和振動，并預測輪胎花紋的磨損情況。

BLE還開始支持發動機和系統診斷與維護應用，并在生產裝配設施中使用。

可聽戴設備（包括耳罩式、耳塞式和入耳式設備）是另一個受益于BLE音頻（也稱為LE Audio）低功耗特性的細分市場。Bluetooth SIG的Auracast預計將顛覆可聽戴設備領域。目前，無線揚聲器和耳罩式設備主要使用雙模藍牙。但考慮到較小型入耳式設備（如助聽器和耳塞）的電池壽命有限，純BLE音頻解決方案預計將在此領域占據一席之地，然后逐漸向耳罩式耳機等較大型設備遷移。

電子貨架標簽（ESL）是BLE領域中備受關注且持續發展的應用之一。由于新冠疫情期間出現的供應鏈問題，再加上最近的通貨膨脹，受這些因素的影響，產品價格幾乎每天都在變化。與手動更改紙質標簽上的價格相比，ESL可以快速、輕松地完成價格更新工作。ESL設備由紐扣電池供電，預計可使用數年才需要更換電池。但這種情況只發生在電子標簽大部分時候關閉，僅在定期變更價格時才喚醒的情況下。BLE新引入了“有回應的定期廣告”（PAwR）特性，該特性支持與數千個終端節點進行雙向、高能效通信。

低功耗藍牙技術，未來可期

BLE的新特性和新功能還在持續開發中，比如信道探測，或者說高精度距離測量（HADM），這一特性主要用于支持具有更高精度/定位水平的定位系統。未來的BLE規范將支持高達8Mbps的更高數據吞吐量，并支持在更高的頻段（5-6GHz）中工作。

無論單獨使用BLE，還是與其他無線協議結合使用，無線SoC設計都需要針對獨特的PPA要求進行優化。許多終端應用的功耗和空間受限，因此BLE是非常適合的選擇。無線IP在其中發揮著重要作用。雖然可以選擇自行開發IP，但這需要專業知識和時間，會增加成本和風險。目前，大多數芯片供應商已通過授權多個IP模塊來構建自己的SoC，BLE則可以輕松融入。

經驗證的RFPHY和控制器IP可以支持無線連接的低功耗和安全要求。使用符合標準的IP可以降低集成風險，幫助加快無線設計SoC的上市速度。新思科技提供了廣泛多樣的IP核組合，其中包括經藍牙認證的RFPHYs和鏈路層控制器。這款產品優化了PPA并支持最新的BLE增強功能，包括PAwR和即將推出的信道探測特性。此外，該IP還符合Zigbee、Thread和Matter規范。

結語

低功耗藍牙技術擺脫了線纜的束縛, 讓人們以更多元化的方式建立聯系。無線協議在不斷進步，未來低功耗藍牙技術將以更多創新的方式豐富我們的生活。

審核編輯：湯梓紅