2019年是物聯(lián)網(wǎng)市場爆發(fā)的一年，隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的使用和種類日益增多，開發(fā)人員正在尋求靈活的連接解決方案，以便幫助其快速將差異化產(chǎn)品推向市場。據(jù)市調(diào)機構(gòu)ABI Research 最新數(shù)據(jù)顯示，2018年，全球藍牙設(shè)備出貨量約37億臺左右，得益于更廣的傳輸距離、更低的功耗和更快的傳輸速度，到了2023年，這一數(shù)據(jù)將增長到54億臺。
圖：藍牙定位服務(wù)市場增長迅速
藍牙技術(shù)聯(lián)盟亞太區(qū)開發(fā)者關(guān)系經(jīng)理任凱表示，藍牙應(yīng)用既覆蓋藍牙技術(shù)傳統(tǒng)的市場，包括在手機、平板、車載、音頻、控制類等領(lǐng)域的擴展，同時，藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的尋向功能和藍牙Mesh技術(shù)擴展了藍牙技術(shù)的應(yīng)用空間，未來在智能樓宇、智能家居、智能工業(yè)、智慧城市會有更多的拓展。
圖：藍牙定位技術(shù)應(yīng)用前景廣泛
未來5年，藍牙的發(fā)展集中在4大解決方案和5大應(yīng)用領(lǐng)域上。四大解決方案聚焦位置服務(wù)、數(shù)據(jù)傳輸、音頻傳輸和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。比如藍牙Mesh 的推出，加速了設(shè)備網(wǎng)絡(luò)解決方案的發(fā)展。預(yù)計到 2023 年，藍牙設(shè)備網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品年出貨量將達到 3.6 億，5 年內(nèi)復(fù)合增長率 23%。又比如藍牙無線音頻傳輸解決方案仍在不斷增長，預(yù)計未來五年出貨量的年復(fù)合增長率將達到 7%。至 2023 年，出貨的藍牙設(shè)備中將有 39% 的設(shè)備支持藍牙音頻傳輸。
藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)亮點：尋向功能
最近，藍牙標(biāo)準(zhǔn)組織更新了藍牙規(guī)范，藍牙SIG亞太區(qū)資深區(qū)域經(jīng)理李佳蓉表示，從垂直應(yīng)用和消費性市場的角度來說，測向功能是本次規(guī)范更新的最大亮點。與5.0相比，藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)最大的變化是加入了全新尋向功能（direct finding），這個功能可以幫助設(shè)備明確藍牙信號的方向，幫助開發(fā)解讀設(shè)備方向的藍牙接近（Proximity）解決方案，實現(xiàn)厘米級位置精度的藍牙定位系統(tǒng)。
圖：藍牙5.1尋向功能原理
任凱進一步闡述了尋向功能原理。尋向功能是通過角度的計算，主要由兩種定位要素構(gòu)成，即到達角（Angle-of-Arrival：AoA）和出發(fā)角(Angle of Departure：AoD)。發(fā)射機周期性的發(fā)射數(shù)據(jù)包，在接收機這端，形成藍牙接收機的天線陣列，接收機可以憑借天線進行相位的采集和進行計算相位差。通過射頻方面的運算和三角函數(shù)的運算，最后算出節(jié)點的相對角度。這是AoA解決方案。
Dialog半導(dǎo)體公司連接業(yè)務(wù)部 Eric Peters表示：“藍牙5.1為BLE設(shè)備帶來了新的尋向定位解決方案，通過到達角度（AoA）和出發(fā)角度（AoD）兩種方式，當(dāng)一個設(shè)備靠近時，這兩種定位方式可以告訴用戶，該設(shè)備位于什么方向。”
Nordic區(qū)域銷售經(jīng)理陳俊志表示，藍牙5.1是在射頻物理層中導(dǎo)入信號強度與IQ的信息，再搭配硬件上陣列天線與軟件上的演算方式計算出相對位置。而過去的低功耗藍牙Beacon定位技術(shù)主要是使用智能手機接收多個信標(biāo)所發(fā)送出來的信號，并在手機中根據(jù)每個不同信標(biāo)的信號強度進行多角度演算取得定位信息。
Silicon Lab亞太區(qū)的市場經(jīng)理陳雄基認為，藍牙最初是點對點的簡單應(yīng)用，傳統(tǒng)的智能家居或者其他的無線應(yīng)用，而點對點的時候會碰到一些問題，另外傳輸距離也是一個瓶頸。現(xiàn)在通過藍牙Mesh，通過網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)做好距離的延伸，提供系統(tǒng)的擴展性，應(yīng)用場景不管是家庭還是辦公大樓都可以覆蓋。藍牙Mesh多路徑方法，可以提供系統(tǒng)的可靠性。在系統(tǒng)響應(yīng)度上，藍牙Mesh也做得更好。藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的定位和尋向功能也可以在商業(yè)照明和工業(yè)上有更多的應(yīng)用空間。
目前，華為、Dialog和匯頂科技都有推出符合藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)的最新產(chǎn)品，在技術(shù)上各有側(cè)重，筆者梳理如下。
華為自主研發(fā)超級藍牙
2019年5月31日上市的榮耀20系列，搭載了華為自主研發(fā)的包括超級藍牙（X-BT）功能在內(nèi)的多合一芯片Hi1103，能智能判別環(huán)境因素和藍牙信號強度，按需調(diào)節(jié)手機發(fā)射功率，在無障礙地前提下可以實現(xiàn)200m以上的藍牙連接距離。這款無線芯片正是與麒麟980配套的多合一芯片，包括藍牙、WiFi、紅外、GPS甚至是FM都由它來處理。超級藍牙X-BT具有AI智能算法，根據(jù)需要調(diào)度發(fā)射功率，達到最遠130m的連接距離。
圖：華為榮耀搭載了自主研發(fā)的多合一超級藍牙（X-BT）芯片Hi1103
在藍牙穩(wěn)定性極限距離測試中，榮耀20手機通過BeatsX播放音樂，最高能達到244.33米，采用了藍牙5.0的三星S10+則是152米，iPhone Xs Max則是121米。而BeatsX語音通話中，榮耀20手機最高達到了265米。
Dialog DA 1469x系列具有四大優(yōu)勢
DA1469x是第一個基于ARM Cortex M33處理器的量產(chǎn)無線MCU，是Dialog藍牙低功耗無線微控制器，結(jié)合了三顆新的內(nèi)核，提供更強大的處理能力、更多資源、更大的覆蓋范圍和更長的電池續(xù)航能力，它有四大優(yōu)勢：
比市場上現(xiàn)有的無線MCU節(jié)省BOM成本達1.28美元；
節(jié)省PCB占位空間達38mm2
通過藍牙5.1標(biāo)準(zhǔn)最新的到達角度（AoA）和離開角度（AoD）實現(xiàn)精確的定位。
SmartBond DA1469x 藍牙低功耗解決方案系列，是Dialog最先進、功能最豐富的無線連接多核微控制器系列。
圖：Dialog DA 1469x系列具有四大優(yōu)勢
DA1469x系列為開發(fā)人員提供了先進的連接功能， 使其設(shè)備能夠經(jīng)得起未來考驗，并滿足多種應(yīng)用的需求。為高端健身追蹤器、先進智能家居設(shè)備和虛擬現(xiàn)實游戲控制器等計算密集型應(yīng)用提供了強大的處理能力。
匯頂科技自主研發(fā)低功耗系統(tǒng)級藍牙芯片GR551x系列
在4月26日的藍牙亞洲大會上，匯頂科技發(fā)布了主打產(chǎn)品GR551x系列。據(jù)匯頂科技IoT市場部資深總監(jiān)同偉介紹，GR5515芯片是一款低功耗Bluetooth LE芯片，采用40nm工藝，低功耗RF設(shè)計，射頻功耗為業(yè)界的一半，采用Arm Cortex-M4內(nèi)核，256KB Ram，8Mbit Flash，其運算能力和內(nèi)存空間能滿足海量物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用需求。
“GR551x是獲得藍牙5.1認證的產(chǎn)品，藍牙5.1主要特性是速度快，物理層提高到2Mbps，室內(nèi)家居環(huán)境下，最長傳輸距離可達100米，藍牙Mesh網(wǎng)絡(luò)更加穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍增大。” 同偉表示，“GR551x射頻功耗低于業(yè)界藍牙芯片最低功耗值，特別是在射頻使用時間較長的場景應(yīng)用中，匯頂?shù)凸乃{牙芯片的優(yōu)勢將更加凸顯。”
圖：匯頂科技GR5515芯片開發(fā)板上
GR551x的關(guān)鍵特性如下：
1、超低功耗射頻設(shè)計：射頻峰值低于業(yè)界藍牙芯片最低功耗值
2、支持最新Bluetooth 5.1協(xié)議棧：長距離、高速度，Mesh組網(wǎng)，樣樣精通
3、更完善的數(shù)據(jù)安全保障：固件加密和片內(nèi)實時解密，確保代碼安全
4、高有效數(shù)據(jù)傳輸率：更快的OTA，更清晰的語音，更高幀的圖像
在藍牙亞洲大會期間，匯頂科技還展示了基于該系列芯片的各類創(chuàng)新應(yīng)用場景，包括智能可穿戴設(shè)備、智能玩具、智慧家居、智能樓宇和低功耗藍牙 Mesh投顯等，并展示了其與心率和入耳檢測等創(chuàng)新傳感器的產(chǎn)品組合，以及完整的低功耗藍牙產(chǎn)品軟硬件開發(fā)套件。