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聚量观察 | 说真的,这技术你每天都在用,却未必真了解

2021.07.02

本期看点 ① 一代比一代强:迭代12个版本的技术

② 应用越来越广:技术一迭代,场景就增加

③ 物联网世界:短距离无线连接,万物互联互通


当你戴上无线耳机,打开智能手环,开始在音乐中奔跑,蓝牙也开始传输信号。日常生活中习以为常的蓝牙,追溯起来,故事始于上世纪90年代。


当年,江湖地位如日中天的爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔决定成立一家协会,开发一种短距离、无线通讯技术。由于来自北欧的爱立信和诺基亚是主要推动者,更具话语权,几经商议,该地区历史上著名的统一各地的国王蓝牙王就获得了冠名权,寓意加强联系。这项技术就是蓝牙(Bluetooth),随后成立的这家作为行业标准制定者的协会就是蓝牙技术联盟组织(Bluetooth Special Interest Group,即Sig)。至于蓝牙的标志,就用蓝牙王Harald Blatand的如尼文字首写字母组合。



时过境迁,当初发起研发蓝牙和成立协会的各家企业,江湖地位如今已与当初大为不同,而蓝牙技术仍在不断迭代升级,在生产生活中发挥着越来越大的作用。


一代更比一代强:迭代12个版本的技术


从1999年蓝牙1.0标准发布,到2019年底蓝牙5.2标准发布,蓝牙技术在20年间经历了1.0、1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0、5.1、5.2等12个版本。每次版本升级都是一次蓝牙技术的变革。回顾起来,截至目前,影响最为深远的是第四代和第五代蓝牙技术:前者实现了低功耗,解决了能耗高的问题;后者实现了万物互联,打开了物联网的大门。其中,蓝牙5.0标准功耗更低、覆盖更广、速度更快,拓宽了应用范围;蓝牙5.1标准增加了大有用途的“寻向”(direction finding)功能,满足了室内定位需求;蓝牙5.2标准针对低功耗蓝牙(BLE)添加了新功能,进一步提高了性能。至于当前全球范围内使用的定位技术,蓝牙信标2020年首次超过WiFi部署。


蓝牙技术发展历程


来源:蓝牙AOA高精度定位技术白皮书


全球范围内,局域物联网终端设备快速增长,推动短距离无线连接需求随之增加。爱立信移动市场报告预计,全球物联网终端数量2024年将增至223亿。作为物联网的重要连接方式,短距离无线连接的设备数量2024年将升至178 亿。


在众多物联网无线通信技术当中,蓝牙是重要的短距离无线通信方式之一,在传输距离、功耗、成本、功能、应用开发等方面优势明显,有效传输距离最大可以达到300米,工作和待机功耗分别达到10毫安和数微安级别,硬件成本中等,通信质量高,可以实现mesh组网和多对多通信,方便应用开发。


无线通信技术比较


按照功能模板,蓝牙一般分为经典蓝牙(BT)、低功耗蓝牙(BLE)。两者技术特征不同,在传输速率、距离、延时、发送数据的最小总时间、耗电量、最大运行电流、网络拓扑、稳定性等方面有差异。随着蓝牙技术联盟组织宣布2020年7月开始不再接受蓝牙4.2标准以下的技术版本认定,相关技术产品将逐渐被市场淘汰,蓝牙5.0标准低功耗蓝牙(BLE)代替以往蓝牙将是趋势。依靠传输速率快、距离远、延迟低、发送数据最小总时间少、耗电量低、最大运行电流小、网络拓扑方式多、稳定性强等优势,低功耗蓝牙(BLE)将带来广阔的应用市场。


经典蓝牙和低功耗蓝牙功能性能对比


应用越来越广:技术一迭代,场景就增加


经过多年的发展,蓝牙技术日趋成熟,功能日益强大。最初,蓝牙技术用于语音传输,使声音的无线传输成为可能,给语音传输带来革命性变化;后来,该技术又扩展到数据传输,连接起数以百万计的终端设备;当前,随着技术发展,蓝牙已经可以发挥提供位置服务和构建设备网络的功能:提供临近解决方案,用于资产追踪和寻路位置系统以及地点信息和物品查找;创建控制、监控和自动化系统,使设备与设备畅通、安全地通信。


蓝牙技术解决方案应用领域


来源:Bluetooth Market Update 2020


具体而言,语音传输领域的应用包括音频播放、语音呼叫、语音控制和视频观看等,数据传输领域的应用包括运动健身、医疗健康、无线鼠标、互联设备等,位置服务领域的应用包括物资定位、室内导航、智慧停车和门禁门锁等,设备网络领域的应用包括智慧家居、智慧楼宇、工业控制和监控系统等。以日常生活应用为例,听音乐时戴的蓝牙耳机、跑步时戴的手环等穿戴设备,都有用到蓝牙技术。


近些年来,蓝牙技术在语音传输、数据传输、位置服务和设备网络等四大解决方案领域的应用每年都保持增长态势。数据显示,蓝牙周边设备出货量2016年超过10亿,2019年突破20亿,2022年有望突破30亿,2024年将逼近40亿,2025年预计达到45亿左右。



蓝牙周边设备出货量(按解决方案领域分类


低功耗蓝牙被认为是蓝牙技术的未来发展方向,海外厂商由于布局较早,市场份额占比较大。全球范围内,主要低功耗蓝牙厂商有 Nordic 、Dialog、TI 、ST 、Cypress 、Silicon lab 、Micro chip 、Toshiba 、泰凌微等。除泰凌微外,其他厂商都来自欧美和日本,其中挪威的Nordic市场占有率目前约为40%,处于行业龙头地位。国内方面,虽然起步较晚,但随着技术进步和市场成熟,相关低功耗蓝牙技术企业如雨后春笋般涌现,已经奋起直追,有望实现国产替代。


国内外主要低功耗(BLE)蓝牙厂商产品对比


国内主要低功耗(BLE)蓝牙厂商


物联网世界:短距离无线连接,万物互联互通


在产业互联网时代,由万物互联生成客观、多维、实时的数据,具备产业金融属性,为产业数字金融提供产业金融服务创造了条件。万物互联涉及到设备的连接和通信等,数据涉及到数据的生成和传输等,蓝牙技术可以发挥重要的作用:


物联网终端设备众多,形成网络才有价值:发挥蓝牙技术短距离无线连接通信能力,把各种物联网终端设备连接起来,构成物联网网络;根据情况和需要让物联网终端设备之间形成一对多、多对一、多对多等方式的交流;


底层资产场景多,全面监控才能保障安全:运用蓝牙AOA高精度定位技术等,对人员、车辆、仓库和货物等定位、管理和追踪等,生成可以用于产业金融服务的数据;


即时监控是关键,数据传输高速率才能监控及时:利用蓝牙技术低延迟特点,对相关数据低延时传输,增强其产业金融属性。



蓝牙技术应用到产业数字金融,最大传输距离可以达到300米,基本上可以覆盖多数仓库;可以通过多种组网方式,实现不同设备之间的连接;传输速度快,低功耗蓝牙最高可以到500Mbps;根据工作需要,设备分为动态运行和静态睡眠等状态,数据生成和信息传输对能量消耗极低;可以抵御外部干扰,自动适应快速跳频现象,信号传输保持稳定,具有覆盖范围广、连接方式多、传输速率快、电能消耗低、稳健性能好等特点。



2017年,全球物联网终端设备总数首次超过了全球人口总数,标志着物联网进入新的发展阶段。万物互联构成的物联网,已经产生并将继续产生越来越多的数据,可以发挥产业金融服务价值。在此过程中,需要运用像蓝牙技术这样的各种数字科技对这些数据加工处理,使之具备产业金融属性,进而赋能金融机构风控,服务实体企业融资。


已有的实践显示出产业数字金融模式降本增效的巨大价值。产业数字金融将继续充分运用和融合各种先进的数字科技技术,探索出一条市场化、可持续的产业金融服务道路,降低金融机构产业金融服务风险成本,增加实体企业金融服务供给,助力金融回归服务实体经济本源,服务好中小企业融资需求,推动中国经济高质量发展。


参考文献:

[1]基业长青经济研究院:《物联网无线连接加快布局,低功耗蓝牙蓄势待发》

[2]蓝色创源:《蓝牙AOA高精度定位技术白皮书V2.0》

[3]芯图谱:《蓝牙芯片产业分析与洞察报告:如何发展蓝牙芯片产业》

[4]兴业证券:《AI带动智能终端浪潮,国产化仍是行业主线》

[5]EDN电子技术设备:《蓝牙5.1AOA与UWB,哪种室内定位技术才是未来?》

[6]LBMA:《2020年全球位置趋势报告》

[7]BluetoothSIG:2020 Market Update

[8]BluetoothSIG:2021 Market Update

[9]Market Research Engine:Bluetooth Smart and Smart Ready Market Size, Market Analysis Report, Forecast 2020-2025

[10]Persistence Market Research :Bluetooth 4.0 Market: Global Industry Analysis and Forecast 2016 – 2026

[11]Future Market Insights:Industrial Bluetooth Market: Global Industry Analysis 2012 - 2016 and Opportunity Assessment 2017 – 2027

[12]Verified Market Research:Global Bluetooth Chips Market Size By Type, By Application, By Geographic Scope And Forecast


文章作者: 李万林 陆昕卉(聚均科技综合管理部)

图片编制:  曹  蕾(聚量集团办公室)

总 策 划:  乔嘉男(聚量集团办公室)

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