蓝牙技术夹缝求生?物联网设备“交流”市场空间巨大,微型市场不可小觑

通信小金 2023-05-05
3078 字丨阅读本文需 8 分钟

如果你用过最早的几代智能手机,一定会对当年蓝牙的盛行有很深的印象,在那个没有微信、QQ还是3G版的年代,我们通过蓝牙传文件、传照片,只需短短几秒钟,那种感觉真是很酷炫。

结果到了现在,蓝牙逐渐成为了那个“基本不主动用,但如果没有还挺不适应”的功能,毕竟在我们的日常生活中,蓝牙耳机和各类体积较小的智能家居以及智能穿戴设备,都是基于蓝牙来进行信息传输的,蓝牙这个技术,凭啥坚挺到现在?

蓝牙是最先由爱立信提出的一种短距离无线通信标准。1998,爱立信与诺基亚、IBM、东芝和英特尔联合成立了蓝牙技术联盟的前身以推动该技术,这让蓝牙一度成为众多厂商概念产品以及终端设备的新宠。身为蓝牙技术联盟的成员,爱立信在2001年推出了世界上第一款蓝牙手机t36,之后摩托罗拉、三星等厂商迅速跟进,蓝牙也因此得以在各种手机设备、蓝牙耳机、蓝牙网关、蓝牙USB接口适配器等小型产品中普及。

但网络建设的速度显然超出了所有人的想象,宽带逐渐走向了万千寻常百姓家,截至2021年4月,我国光纤宽带用户占比达94%,千兆光网覆盖家庭超过1.2亿户,固定宽带端到端用户体验速度达到51.2Mbps,这使得以Wi-Fi和NFC为代表的两大技术相较于蓝牙技术更加为人所熟知,但这两种技术都没有把蓝牙“斩于马下”,这是为什么呢?

作为平日里最常使用到的功能之一,Wi-Fi的重要性不言而喻,而且Wi-Fi的很多特性都和蓝牙相似,正如我们都熟悉的那样,Wi-Fi直连功能已经被很多设备所应用,如索尼QX系列无线镜头、Sonos音箱等,涉及打印、游戏、视频、音乐、显示等多种领域。另外,相比蓝牙的24Mbps传输率,Wi-Fi最高可以实现250Mbps的速度,并且在未来有望实现每秒2GB的数据传输速度,这是蓝牙无法企及的优势之一。

但Wi-Fi的使用场景十分有限,主要还是由于功耗过高,所以不适合可穿戴、健身等需要低功耗传输的设备。但对于家用领域,比如无线音箱、视频同步传输等领域,Wi-Fi显然更具优势。类似智能手环这样的设备,使用蓝牙是最为稳妥的方案。

而NFC(近场通信技术)近年来的普及率也开始大幅度增加,某种意义上构成了对蓝牙的威胁,它特别适合在短距离实现点对点连接的场景,同时功耗也更低。不过它的不足也在于距离,需要4厘米左右的接触才能够实现传输。因此目前NFC通常是扮演一个“桥接者”的角色,Android设备往往利用NFC作为蓝牙验证的方式,让用户免去配对的繁琐,直接通过接触实现蓝牙连接。

而蓝牙在出生到现在的发展过程中,也经历过了若干次标准的变化和技术更新,进入4.0时代以后,蓝牙传输技术有了很大的提升,其中最重要的变化就是BLE低功耗功能,提出了低功耗蓝牙、传统蓝牙和高速蓝牙三种模式。而5.0则彻底打开了物联网时代的大门,在低功耗模式下具备更快更远的传输能力,传输速率是蓝牙4.2的两倍(速度上限为2Mbps),有效传输距离是蓝牙4.2的四倍(理论上300米),数据包容量是蓝牙4.2的八倍。支持室内定位导航功能,结合WiFi可以实现精度小于1米的室内定位。同时针对IoT物联网进行底层优化,力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务。

说到底,Wi-Fi也好,NFC也好,Zigbee也罢,这些技术本质上是与蓝牙技术的互补,而非替代关系,而借助智能家居的这股新风,蓝牙也出现了新的转机,随着技术发展,蓝牙将成为智能家居领域里不可或缺的技术,另外蓝牙技术联盟还计划在不久的将来推出mesh操作增强功能,让mesh在智能照明、智能楼宇等工业场景中得到更多应用。

2026年,蓝牙设备年出货量将首次突破70亿件

二十多年来,蓝牙技术满足了日益增长的无线创新需求。尽管2020年对全球范围内许多市场来说都是动荡的一年,但在2021年,蓝牙市场开始迅速反弹至疫情前的水平。据分析师预测,2021 年到 2026 年,蓝牙设备的年出货量将增长1.5倍,复合年增长率 (CAGR) 为 9%,到2026年蓝牙设备出货量将突破70亿件。

蓝牙技术支持多种无线电选项,包括经典蓝牙(Classic)、低功耗蓝牙(LE)、双模式(经典蓝牙+低功耗蓝牙/Classic+LE)。

如今,鉴于所有关键平台设备,如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等都包含经典蓝牙和低功耗蓝牙,因此,过去五年出货的大多数蓝牙设备也都是双模式设备。此外,入耳式耳机等许多音频设备也在向双模式操作转变。

据ABI Research预测,由于互联消费电子设备的持续强劲增长,再加上LE Audio(低功耗音频)即将发布,未来五年单模式低功耗蓝牙设备的年出货量将几乎与双模式设备的年出货量持平。

蓝牙数据传输的物联网应用市场逐渐扩大

随着人们对蓝牙健身追踪和健康监测设备的了解加深,消费者对可穿戴设备的需求也在逐渐增加。预计到2026年,蓝牙可穿戴设备的年出货量将达到4.91亿件。

未来五年,蓝牙健身和健康追踪设备将实现1.2倍的增长,年出货量从2022年的8,700万台增加到2026年的1亿台。蓝牙医疗健康可穿戴设备将实现强劲增长。

不过,随着智能手表功能日益增多,除了日常通讯及娱乐外,还具备健身和健康追踪设备的功能。这使得增长势头逐渐转向了智能手表。预计2022年,蓝牙智能手表的年出货量将达到1.01亿。到2026年,这一数字将增长2.5倍,达到2.1亿。

而科技的进步,也让可穿戴设备的范围不断拓展,蓝牙AR/VR设备、蓝牙智能眼镜开始出现。

包括用于游戏和线上培训的VR头盔;用于工业制造、仓储和资产追踪的可穿戴扫描器和摄像头;用于导航定向和记录授课的智能眼镜等。

到2026年,蓝牙VR头盔的年出货量将达到4,400万,智能眼镜的年出货量将达到2,700万。

蓝牙是实现智能家居设备网络的关键技术之一

在家居物联网中,蓝牙已成为许多智能家居解决方案的首选应用技术,并且其作用还在不断扩大。

分析师预测,蓝牙智能家居设备在2022 年出货量将达到5.52亿,到 2026 年,智能家居自动化设备的年出货量将增加一倍以上,在五年内将增至11亿台。作为设备入网配置的底层技术,蓝牙技术在智能家居解决方案中也得到普遍使用。

智能家居自动化控制器、智能照明、智能家电的应用也将不断增加。

微型蓝牙芯片开辟新市场

作为蓝牙这一低功耗无线传输协议中的特例,微型蓝牙芯片在近年来开辟了不少市场,尤其是在可穿戴和无线音频领域。无论是智能手表、TWS耳机,还是AR/VR设备,都为这类芯片的出货量贡献良多。

但除了这些应用以外,还有一部分无线连接设备对蓝牙芯片的微型化要求更高,比如智能标签和医疗保健等。在这些特殊需求下,蓝牙芯片厂商也在进一步推进蓝牙芯片朝着集成度更高更小型化的方向发展。

1、智能蓝牙标签

与苹果借助AirTag中的UWB技术来实现智能标签应用不同,绝大多数厂家目前并没有打通UWB芯片供应链和终端市场的实力。所以像三星这样的厂商推出了Galaxy SmartTag,借助蓝牙信号强度来实现大概的定位标签功能,并接入其SmartThings生态。需要更精确的定位,才用到同时集成了蓝牙BLE和UWB技术的Galaxy SmartTag+。

而三星在Galaxy SmartTag中用到的正是Nordic Semiconductor的nRF52833 SoC,集成了64MHz Arm Cortex-M4、512kB闪存和128kB RAM的多协议蓝牙SoC。由于用于智能标签应用,对其射频覆盖范围来说是一个极大的考验,而nRF52833最高+8dBm的输出功率为智能标签应用提供了便利。

就拿Galaxy SmartTag来说,即便设备丢失,只要仍处于其蓝牙信号的覆盖范围内,就能借助nRF52833的蓝牙测向功能和三星的SmartThings Find网络来定位并找回。在封装的选择上,nRF52833最小可以选择WLCSP95,仅有3.2x3x2mm的空间占用。nRF52833凭借极小的体积,也方便SmartTag嵌入其他设备中,实现资产追踪。


2、小型医疗设备

在无线通信领域,Silicon Labs已经有了包含蓝牙在内的一系列芯片产品,为IoT的多协议组网提供了便利。为了进一步拓宽微型无线通信芯片的应用,Silicon Labs近期也推出了全新的xG27系列SoC,包括多协议支持的MG27和BLE SoC BG27,其中BG27最小可选WLCSP封装,大小仅仅只有2.6x2.3mm。

BG27集成了高性能的32位76.8MHz Arm Cortex-33,最大768kB的闪存和64kB的RAM,足以用于各类小型可穿戴设备中。除了可穿戴设备,Silicon Labs同样考虑到了这类微型蓝牙SoC在医疗场景下的应用。对于远程医护、降低医护成本、防止疾病传播等,无线互联的医疗设备至关重要,尤其是小体积的设备。

然而为了更精确地追踪人体生理数据,大部分可穿戴或便携医疗设备都需要有限保证其传感器性能,比如贴片式心电监护仪、连续血糖监测仪等等。这样在有限的体积之下,留给无线连接和供电的空间就不多了,这时微型蓝牙SoC才能发挥其用途。

小结

即便蓝牙已经是存在了近乎25年的“老技术”,但从这几年移动设备的火热可以看出,新的协议、新的产品形态都在促进蓝牙芯片往更高集成度的方向发展,而其中集成度要求最高的微型蓝牙芯片,也开始在智能标签和医疗设备两大市场崭露头角。

文章来源: 中关村在线,物联传媒,核芯产业观察

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