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經(jīng)過二十余年的發(fā)展，藍牙在生活、生產(chǎn)中目前幾乎處處可見，已經(jīng)成為在物聯(lián)網(wǎng)短距離連接方面的最佳方案，且仍保持著芯片以每年4億片左右的規(guī)模增長。

但國內(nèi)現(xiàn)狀卻是：藍牙芯片國產(chǎn)率目前不到20%，國產(chǎn)芯片任重道遠。國內(nèi)看似熱鬧的芯片產(chǎn)業(yè)，目前尚無對標如Nordic、Dialog、TI等國際廠商的標志性芯片面世!

我們認為，國產(chǎn)芯片迎頭趕上的關(guān)鍵是掌握核心無線通信技術(shù)，才能自由定義出符合市場、符合客戶的完全自主的芯片。

藍牙的演進

自1998年發(fā)布第一個藍牙版本以來，藍牙已經(jīng)經(jīng)歷過了1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.2、5.0、5.1等多個版本的演進及迭代。

現(xiàn)今國內(nèi)市場上絕大多數(shù)的藍牙仍然停留在4.2及之前的版本，而隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的加速來臨，傳統(tǒng)藍牙面臨著定位、組網(wǎng)、傳輸、功耗等多個方面的問題，亟需產(chǎn)品升級，這也是市場的迫切需求。

此外，藍牙5.0以下版本將在2020年停止維護，藍牙5甚至更高版本的芯片替代將是市場發(fā)展的必然趨勢。

藍牙5在2016年提出，2017年中Nordic等國際廠商開始陸續(xù)推出量產(chǎn)芯片，這一代藍牙其不僅傳輸速度在藍牙4.X基礎(chǔ)上提升2倍，在傳輸距離、大包擴展等更是直接提升了4到8倍。不僅如此，藍牙5在物聯(lián)網(wǎng)的功能也得到擴大和增強，如mesh組網(wǎng)、定位等。

從藍牙4.0開始，藍牙技術(shù)的演進集中在低功耗藍牙標準上面，也就是BLE的部分，針對經(jīng)典藍牙的音頻部分，一直未有更新。近期藍牙標準組織將要對音頻部分進行更新，發(fā)布低功耗音頻標準，藍牙6.0。

物聯(lián)網(wǎng)短距離，無線通信技術(shù)對比

隨著5G時代的加速到來，物聯(lián)網(wǎng)趨勢也愈發(fā)明確，智慧農(nóng)業(yè)、智慧物流、智能家居、車聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、智慧生活等各類物聯(lián)網(wǎng)應用落地必然是大勢所趨。

近距離無線通訊作為物聯(lián)網(wǎng)應用環(huán)境中的“毛細血管”，在目前的市場中將會出現(xiàn)非?？捎^的爆發(fā)性需求。

據(jù)Gartner的數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球范圍內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)終端安裝數(shù)量預計將達到 197.8億個，較2015年的45.8億個增長 332%。

而藍牙憑借功耗低、穩(wěn)定性好、成本低、傳輸距離與速度性能好等多種優(yōu)勢，已成為物聯(lián)網(wǎng)終端通訊最佳的解決方案之一。

概念對比

我們先看看不同的無線協(xié)議對應的不同應用場景，這個基本區(qū)分，標志著該協(xié)議面世的時候所對應的主要場景。(Other部分包含的是NBIoT等低速長距離無線協(xié)議)

物聯(lián)網(wǎng)無線通信對比

如果我們只關(guān)心比較核心的特性，包括速率和距離的話，可以簡化一下表示各個無線協(xié)議所處的位置，一般說來，目前各種情形已經(jīng)都有了較為牢固的主力無線協(xié)議，新協(xié)議產(chǎn)生的空間不多。

速率與距離

較詳細的特性對比

下面直接對比大家比較關(guān)心的一些無線協(xié)議的特性。

功耗：在功耗表現(xiàn)方面BLE是最好的，市場上最好的指標是：RTC休眠(不是shutdown，很多時候會有意或無意的去混淆這個)的時候1uA左右，這個值已經(jīng)基本上是由PMU，pad等半導體的物理特性決定了的，一般來說很難再小了。Active時候的峰值基本在十毫安以下;而500ms廣播的平均電流在30uA。WiFi基本上是10倍數(shù)量級的高于這個數(shù)值，這個也是比較基本的判斷。NB，Lora，Sigfox的功耗基本介于這兩者之間，這幾種無線協(xié)議解決待機時間的方法是增加收發(fā)間隔和低速率。

速率：BLE是2Mbps，可以做透傳，做BLE的profile應用，音頻等。WiFi目前用在物聯(lián)網(wǎng)作為連接功能的基本都是802.11b(物聯(lián)網(wǎng)的802.11ah協(xié)議基本沒有應用)，所以最高速率在10Mbps左右，WiFi是為數(shù)據(jù)而生的協(xié)議，目前用在控制方面的應用，傳輸能力比較雞肋。其他的Zigbee，NB，Lora，Sigfox都在250Kbps左右，這類協(xié)議基本只能做極小數(shù)據(jù)的透傳，不能像BLE一樣還能做一些應用。

傳輸距離：BLE5具備長距離特性，室內(nèi)50米左右，相比WiFi在高功率發(fā)射的情況下表現(xiàn)還要好。Zigbee同BT4.2之前的水平差不多，應該在室內(nèi)10幾米或者再多一點。NB，Lora，Sigfox屬于廣域的協(xié)議，傳輸距離都在1000米以上。

組網(wǎng)能力：BLE的Mesh組網(wǎng)理論上65000，實際上目前可能測試到幾百上千個節(jié)點(有智能燈具10000個點的記錄)。Mesh組網(wǎng)的特點是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點平等，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的采集和控制可以網(wǎng)內(nèi)消化，而需要上云端的數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)關(guān)(比如智能音箱或任意一個Proxy節(jié)點)或手機傳輸。WiFi的組網(wǎng)是星型的，由路由器周圍帶十幾或幾十個節(jié)點，對大規(guī)模組網(wǎng)來說并不友好，這也是業(yè)界通常的看法。Zigbee本來就是做工業(yè)互聯(lián)的，開始便具備組網(wǎng)能力，它的弱點在于需要唯一網(wǎng)關(guān)上網(wǎng)，所有網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大不了，通常100~200個點，而且還需要配備專門的路由器。其他NB，Lora，Sigfox等都是星型的基站結(jié)構(gòu)，或大或小，看基站的能力以及協(xié)議規(guī)格，目前看來都是幾K或小幾十K。

成本：成本難以直接比較，同一種協(xié)議的不同芯片規(guī)格，成本相差也比較大。BLE的成本相比其他任何一種協(xié)議，如果在相同的高中低檔芯片平行比較的話，是最小的。從市面上總體的感覺，也能得出這樣的結(jié)論。

市場規(guī)模：目前單單BLE的市場規(guī)模(不包括音頻)，也有將近20億片每年，而且BLE這塊的復合增長率保持在20%以上。是個數(shù)百億級的市場(芯片only)。WiFi我這里沒有數(shù)據(jù)，單僅僅從作為連接使用的11b的角度來看，比BLE小很多。而Zigbee從2002年聯(lián)盟成立到現(xiàn)在，尚未形成規(guī)模市場，根據(jù)市場研調(diào)公司ON World所做研究，截至2018年8月，Zigbee芯片組出貨量累計才達5億顆。

結(jié)合速率，功耗，組網(wǎng)，成本，進入互聯(lián)網(wǎng)簡易程度等各種因素，我們判斷，藍牙在物聯(lián)網(wǎng)短距離無線連接領(lǐng)域應當是當仁不讓的頭牌。

藍牙新特性

最新的BLE5.0及5.1標準是藍牙SIG針對藍牙物聯(lián)網(wǎng)應用場景的需求提出來到，最主要的特性可以總結(jié)為：

BLE5.0

相對4.2來說，特性上是一個全面的提升，必將引領(lǐng)低功耗藍牙的新應用。包括2Mbps;廣播包8倍擴展;4倍range;以及譜兼容性等。

2Mbps在短距離無線通信中是個非常合適的速率，能適應絕大多數(shù)應用場景，參考一下藍牙組織SIG定義的那些應用的Profile就容易理解。實測的效果可以看到ING918xx能達到1.2Mbps，是個非常好的效果，甚至能夠做視頻傳輸應用，以及高保真音頻等。

8倍廣播包擴展指的是在5.0中定義的廣播包有255用戶字節(jié)，相對4.2有8倍擴展。但事實上5.0定義的最大廣播字節(jié)有1650，通過主廣播包及AUX輔助廣播包發(fā)送。這對于有大數(shù)據(jù)廣播需求;或者對mesh組網(wǎng)中最大384字節(jié)廣播包需求是個非常匹配的滿足。不過實話實說，現(xiàn)在在藍牙應用層面，能把這個用好的很少，或者說還沒有看見。

4倍距離，簡稱LR(Long Range)，是藍牙5在信道上加了一級糾錯編解碼，以前通過白化等手段來減少誤碼率，現(xiàn)在再加一層通道編解碼，就提高了靈敏度。當然代價就是傳輸?shù)膶嶋H有效數(shù)據(jù)減少。

另外，所謂兼容性提高是指5.0的廣播信道的擴展，以前只能在37/38/39信道上做廣播，但現(xiàn)在可以在其他0~36的信道上同樣發(fā)廣播。這大大提高了廣播的質(zhì)量，減少了信道污染帶來的體驗下降。當然，為了兼容4.2，5.0的廣播發(fā)起信道還是在37/38/39.

Mesh自組網(wǎng)。自組網(wǎng)mesh技術(shù)，可實現(xiàn)多點、大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)傳輸。藍牙m(xù)esh支持不同的節(jié)點特性，包括Relay，F(xiàn)riend，以及Low Power等。同時基于5.0特性使得mesh網(wǎng)絡(luò)的延時減小10倍左右，數(shù)據(jù)傳輸量提高多達8倍以上。相比較WIFI和Zigbee的組網(wǎng)，藍牙m(xù)esh在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)延遲等方面均具有強大優(yōu)勢。具有proxy功能的節(jié)點均可以當做網(wǎng)絡(luò)的入口，使得mesh網(wǎng)絡(luò)真正實現(xiàn)去中心化。

BLE5.1

厘米級的精確定位，應當是藍牙在應用擴展上非常強力的一個應用。以AoA為例：

如圖，基站藍牙芯片的A0，A1兩個天線，對應于被測藍牙設(shè)備發(fā)射到來的無線電波，達到的時間是不同的，那么到達時候兩個電波的相位是不一樣的。結(jié)合兩個天線之間已知的距離和兩個天線接收到的電波相位，即可算出藍牙發(fā)射設(shè)備的入射角。

AoA原理

兩個基站接收到的同一設(shè)備的信號并同時算出被測藍牙設(shè)備和基站之間的角度便可以實現(xiàn)平面定位了。BLE5.1可以實現(xiàn)厘米級的精確定位。

新一代藍牙的遠距離特性解決了距離上的用戶體驗，mesh組網(wǎng)特性解決了物聯(lián)網(wǎng)的‘網(wǎng)絡(luò)’問題，而5.1的位置服務則解決了物聯(lián)網(wǎng)的定位與導航問題。

任何一代新的通信協(xié)議都帶來行業(yè)洗牌，帶來新的應用和商業(yè)機會。就像蜂窩通信從1G，到2G，到3G，到4G，到5G一樣，無論設(shè)備商，手機廠商，芯片廠商都經(jīng)歷洗滌。

藍牙新應用場景與規(guī)模

藍牙應用隨著藍牙標準的演進，在應用上也經(jīng)歷不同的場景。

4.0版本之前的藍牙主要用于電腦，手機等設(shè)備，作為數(shù)據(jù)和音頻傳輸?shù)慕涌?。作為手機標配確立了藍牙在互聯(lián)網(wǎng)生態(tài)中的優(yōu)勢地位。

4.0/4.2版本，帶動了可穿戴，智能家居等業(yè)務的巨大浪潮，催生了華米等一大批基于連接和數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)應用公司，模組公司。應用場景體現(xiàn)為各種小互聯(lián)設(shè)備，智能家居，智能樓宇等等。

5.0及5.1版本的發(fā)布除了在傳統(tǒng)的應用上對效率和用戶體驗帶來質(zhì)變之外，還給藍牙帶來了更為廣闊的應用空間，包括組網(wǎng)與位置服務。應用場景擴展到智慧城市，工業(yè)互聯(lián)，汽車，醫(yī)療等各個場景。

未來藍牙芯片的出貨量也將持續(xù)保持非同一般的增長態(tài)勢。預測2018~2022年復合增長率仍可達8%~12%，低功耗藍牙增長在20~30%，2022年藍牙設(shè)備整體出貨量達 52億顆以上。

未來幾年，藍牙設(shè)備每年凈增4億臺，目前應該沒有哪種芯片能以如此規(guī)模增長，應當密切關(guān)注。

針對藍牙5.0/5.1的新應用方面，我們可以舉2個例子說明BLE的增長規(guī)模。首先是位置服務。包括，

地標信息：零售商較早就開始采用地標(PoI)信息，包括智能樓宇、智能工業(yè)和智慧城市也開始探索藍牙beacon的應用。

尋物：越來越多的消費者將藍牙標簽貼在鑰匙、錢包、手包和其他個人財物上，也包括商店的奢侈品管理等。

資產(chǎn)追蹤：藍牙正在推進用于資產(chǎn)和人員跟蹤的實時位置服務(RTLS)解決方案的快速增長，無論是在倉庫中對工具和工人定位，或是在醫(yī)院中對醫(yī)療設(shè)備及患者定位。

導航：從機場和火車站到博物館和體育館，藍牙室內(nèi)定位系統(tǒng)(IPS)已迅速成為解決GPS室內(nèi)覆蓋難題的標準，可助力訪客在復雜環(huán)境中進行導航。

其次是藍牙網(wǎng)絡(luò)設(shè)備出貨，也將保持兩位數(shù)的增長，包括，

控制系統(tǒng)：藍牙m(xù)esh網(wǎng)絡(luò)正迅速成為許多控制系統(tǒng)的首選無線通信平臺，包括用于智能樓宇和智能工業(yè)市場中的先進照明解決方案。

監(jiān)控系統(tǒng)：藍牙無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(WSN)能夠監(jiān)測光照、溫度、濕度和占用情況，幫助提高員工生產(chǎn)力，降低樓宇運營成本，或更好地滿足生產(chǎn)設(shè)備對于環(huán)境條件和維護的要求，以減少意外停機。

自動化系統(tǒng)：藍牙可實現(xiàn)樓宇基本系統(tǒng)的自動化集中控制，包括暖氣、通風與空氣調(diào)節(jié)(HVAC)、照明和安防系統(tǒng)，從而節(jié)約能源、降低運營成本，并延長樓宇核心系統(tǒng)的使用壽命。

不包括手機，平板電腦，個人電腦的情況下，我們看到音頻和低功耗兩個領(lǐng)域的出貨量將保持高速增長，尤其是低功耗領(lǐng)域的增長非常強勁。我們認為一個幾乎呈現(xiàn)拋物線增長的市場絕對是一個可觀的藍海市場。

藍牙BLE芯片市場格局

簡單的描述可以總結(jié)為，國際大廠還是處于高端，市場占比約80%，毛利大于50%;國內(nèi)少數(shù)廠商在少數(shù)應用上取得突破，但市場占比依然很小，毛利較低，簡單透傳的場景較多。

國內(nèi)外對比

從各種統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，單計算BLE，出貨量最大的當屬于北歐半導體(Nordic)，其次包括TI，CSR，Dialog，Cypress，Realtek等廠商。而國內(nèi)做到規(guī)模出貨的主要廠商包括泰凌微，易兆微等少數(shù)廠商。我們先來看一個2018年的國內(nèi)BLE營收數(shù)據(jù)，和Nordic的對比：

可以看到，國內(nèi)外在芯片上的差距是非常巨大的，國產(chǎn)芯片的潛力和空間異常廣闊。

從Nordic發(fā)布的新案例數(shù)量來看，Nordic也是在BLE細分市場的龍頭企業(yè)，同時我們也看到新的應用每年也都在穩(wěn)步的增長。

新解決方案

國產(chǎn)當自強

國產(chǎn)芯片的機會巨大，那么國外芯片到底強在哪里，怎么樣才能把芯片潛力化為實實在在的市場份額?

以Nordic的芯片為例，從大的方面看，功耗低，產(chǎn)品的穩(wěn)定性兼容性好，SDK友好。用戶的體驗就是好使，放心，靠譜。這是每個廠商都應該追求的用戶口碑。

從小的方面看，細節(jié)決定成敗。翻開各個廠商的datasheet，在非行業(yè)內(nèi)的人士看來，大家差不多，都長的挺像，甚至都一樣。但事實上，每家的芯片差異巨大，單從PR軟文來判斷行業(yè)和市場，是遠遠不夠的，容易犯人云亦云的錯誤。

具體的，比如為什么采用不同的CPU，為什么采用不同的工藝，為什么Flash外掛和內(nèi)置，為什么人家的芯片不會斷連接，為什么別人能支持主從一體，為什么人家可以支持遠距離特性，為什么人家芯片支持更多的廣播集，為什么人家就是功耗低?如此等等，我們挑2個來說：

低功耗：低功耗我們可以參考2個指標就可以反映芯片的能耗指標，一個是帶RTC的睡眠電流，這個反映出我們甚至在業(yè)務不中斷的前提下芯片的最小功耗;另一個是特定時間連接間隔下，比如500ms，芯片的平均功耗，這個反應的是處理相同的業(yè)務時，芯片的功耗。

穩(wěn)定性，兼容性：這個是芯片性能的綜合反應，考驗的就是無線通信底層協(xié)議的魯棒性，也就是支持協(xié)議的完整性，靈活性。可以通過查看通信協(xié)議認證的條目來做基本判斷(但也可能有比較tricky的東西夾雜)，可以咨詢專業(yè)人士，或者通過下游用戶給出比較直觀的評價。

藍牙的本質(zhì)還是無線通信芯片，國內(nèi)從業(yè)者需要理解無線通信，需要真正理解低功耗SoC，從基礎(chǔ)做起，迎來好的芯片和市場表現(xiàn)。為什么說要掌握底層的核心通信IP?因為IP能力直接決定了芯片的SoC架構(gòu)，芯片低功耗架構(gòu)，芯片大小成本，芯片的穩(wěn)定性，兼容性，靈活性。

我們相信國產(chǎn)芯片已經(jīng)在一些應用上得到了點的突破，是時候做到全面突破，比拼品質(zhì)，而不僅僅是劣質(zhì)廉價的時候了。

下圖整理了有關(guān)藍牙，WiFi的芯片和方案公司的情況?？梢钥吹轿锫?lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展。國內(nèi)物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，從芯片到方案已經(jīng)有一系列的公司參與其中，我們相信很快的，國產(chǎn)芯片就會迎來屬于自己的春天。

產(chǎn)業(yè)界的努力

我們欣喜的看到，產(chǎn)業(yè)界，投資界都在此下了很大的功夫。目前各大機構(gòu)都在此做了布局，業(yè)界都看到了物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的巨大機會。這些知名機構(gòu)包括華創(chuàng)，中興聚源，武岳峰，北極光，國科投資，國科嘉禾，芯動能，紅杉，東方富海，啟迪之星等等機構(gòu)。

寫在最后：幾個基本判斷

藍牙在物聯(lián)網(wǎng)短距離連接方面，注定是最佳方案。

藍牙產(chǎn)業(yè)和芯片保持高速增長，芯片以每年4億片左右的規(guī)模增長。

藍牙芯片國產(chǎn)率目前不到20%，國產(chǎn)芯片任重道遠。國內(nèi)看似熱鬧的芯片產(chǎn)業(yè)，目前尚無對標國際廠商的標志性芯片面世。

國產(chǎn)芯片迎頭趕上的關(guān)鍵是掌握核心無線通信技術(shù)，才能自由定義出符合市場，符合客戶的完全自主的芯片。