過去,低功耗(BLE)藍(lán)牙一直因?yàn)槎ㄎ痪榷辉嵅 6?dāng)藍(lán)牙在2024年9月邁入6.0的一刻,這個(gè)缺點(diǎn)徹底被解決了,藍(lán)牙也有了厘米級(jí)的精度,能夠和UWB掰掰手腕。緊接著藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)又在今年5月,SIG又正式發(fā)布了藍(lán)牙6.1規(guī)范,進(jìn)一步加速藍(lán)牙迭代的腳步。
不過,雖說標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范更新速度非常迅速,產(chǎn)業(yè)界總歸是要慢慢跟上的。現(xiàn)在,無線MCU就正在逐漸向藍(lán)牙6.0迭代,近期傳出許多消息。
藍(lán)牙6.0,不止是厘米級(jí)定位
在介紹藍(lán)牙6.0技術(shù)之前,首先復(fù)盤一下藍(lán)牙的發(fā)展歷程:
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可以看出,藍(lán)牙的每一代升級(jí)幅度都非常大,而從藍(lán)牙5.4到藍(lán)牙6.0升級(jí)幅度堪稱“史詩級(jí)”,重點(diǎn)技術(shù)包括這幾個(gè):
第一,藍(lán)牙信道探測(cè)(Channel Sounding):最重要的升級(jí),誰說Airtag只能用UWB和星閃,藍(lán)牙也擁有厘米級(jí)精度定位。這項(xiàng)技術(shù)之所以重要是因?yàn)樗m配成本低,無需額外硬件,讓普通設(shè)備擁有類似蘋果Airtag的定位能力,可以應(yīng)用在汽車數(shù)字鑰匙、工廠資產(chǎn)追蹤等場(chǎng)景。同時(shí)集成加密機(jī)制,防惡意攻擊與距離欺騙。
官方稱,在100米范圍內(nèi)藍(lán)牙信道探測(cè)可達(dá)到50cm的精度,在5米范圍內(nèi)可實(shí)現(xiàn)10cm級(jí)的精度,定位能力遠(yuǎn)超過去的RSSI和AoA/AoD。BLE信道探測(cè)利用了兩種方法——基于相位的測(cè)距 (PBR) 和往返時(shí)間 (RTT) 來準(zhǔn)確定位設(shè)備之間的距離。
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第二,基于決策的廣播過濾(Decision-Based Advertising Filtering):數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t和功耗進(jìn)一步降低。而且在多廣播設(shè)備環(huán)境中,效率提升更明顯。
簡(jiǎn)單解釋其原理,就是掃描設(shè)備先在主信道判斷數(shù)據(jù)包是否有用,再?zèng)Q定是否掃描次級(jí)信道,減少無效數(shù)據(jù)處理,掃描效率提升約30%,降低設(shè)備功耗與延遲,適配物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
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第三,監(jiān)視廣播設(shè)備(Monitoring Advertisers):減少無用的藍(lán)牙設(shè)備連接狀態(tài)監(jiān)測(cè),大幅度優(yōu)化功耗,尤其適合長期待機(jī)的藍(lán)牙設(shè)備。
通過HCI事件跟蹤設(shè)備進(jìn)出范圍狀態(tài),設(shè)備離開時(shí)減少重復(fù)數(shù)據(jù)處理,進(jìn)入后恢復(fù)掃描,避免“無效掃描耗電”,適合藍(lán)牙音頻設(shè)備、物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)終端。
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第四,ISOAL增強(qiáng)(Enhancements for lSOAL):優(yōu)化藍(lán)牙底層傳輸機(jī)制,大數(shù)據(jù)也能用小數(shù)據(jù)包運(yùn)輸。大幅降低傳輸延遲,改善音畫同步效果,增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳輸魯棒性,減少卡頓,提升游戲、聽歌、觀影的實(shí)時(shí)體驗(yàn)。
新增“未分段成幀模式”,將大數(shù)據(jù)幀拆成小數(shù)據(jù)包獨(dú)立傳輸,接收端再重構(gòu),消除分段延遲、降低數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險(xiǎn),改善TWS 耳機(jī)、AR/VR設(shè)備的音畫同步體驗(yàn)。
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第五,LL擴(kuò)展功能組(LL Extended Feature Set):藍(lán)牙設(shè)備間交互更靈活了。
讓設(shè)備深度交互底層鏈路能力(如編碼、加密支持),解決前代功能擴(kuò)展受限問題,提升設(shè)備兼容性,為未來藍(lán)牙升級(jí)預(yù)留空間,適用于智能家居、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)。
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第六,幀間隔更新(Frame Space Update):幀間隔不再固定,傳輸更靈活了,響應(yīng)速度更快樂。
打破固定150μs幀間隔限制,設(shè)備可按需協(xié)商更短/更長間隔,短間隔提升數(shù)據(jù)吞吐量(如固件更新),長間隔適配低算力設(shè)備,兼容多類藍(lán)牙PHY。
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MCU廠商開始發(fā)力了
近期,廠商一個(gè)接一個(gè)地發(fā)布藍(lán)牙6.0的新品,同時(shí)充分挖掘“藍(lán)牙信道探測(cè)”這一功能,把理論帶到現(xiàn)實(shí),讓高精度測(cè)距與超低功耗連接真正走向量產(chǎn)應(yīng)用。
TI(德州儀器):業(yè)界首款車規(guī)級(jí)信道探測(cè)認(rèn)證產(chǎn)品
近期,TI CC27xx-Q系列無線MCU正式通過BluetoothSIG認(rèn)證,成為業(yè)界首個(gè)獲得Bluetooth 6.0信道探測(cè)認(rèn)證并量產(chǎn)出貨的車規(guī)級(jí)產(chǎn)品系列。
CC27xx-Q1系列產(chǎn)品擁有三重突破:一是業(yè)界首個(gè)獲得藍(lán)牙信道探測(cè)認(rèn)證、集成信道探測(cè)協(xié)處理器并量產(chǎn)的車規(guī)級(jí)無線MCU系列產(chǎn)品,在延遲、功耗與算法靈活性方面全面提升,實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)距與穩(wěn)定通信;二是通過最新汽車網(wǎng)絡(luò)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO21434認(rèn)證,集成硬件安全模塊、電壓故障監(jiān)測(cè)與DPA防護(hù)設(shè)計(jì),滿足車規(guī)級(jí)安全與可靠性要求;三是一套設(shè)計(jì),多種擴(kuò)展,提供引腳與軟件級(jí)兼容性,覆蓋+20dBm與+10dBm多種功率版本,助力客戶以一套設(shè)計(jì)靈活拓展產(chǎn)品組合,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)性能與成本的最優(yōu)平衡。
德州儀器認(rèn)為,藍(lán)牙6.0的藍(lán)牙信道探測(cè)功能滿足了定位服務(wù)解決方案的關(guān)鍵需求。相比以往的藍(lán)牙解決方案,不僅支持更長距離的高精度測(cè)量,還提升了安全性。結(jié)合藍(lán)牙低低功耗特性,以及其在智能手機(jī)、消費(fèi)級(jí)物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)和汽車應(yīng)用中的廣泛采用,藍(lán)牙信道探測(cè)成為了極具前景的“高精度、低成本、安全”測(cè)距解決方案。
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恩智浦(NXP):首款支持藍(lán)牙信道探測(cè)車規(guī)級(jí)MCU
今年5月,恩智浦推出通過藍(lán)牙信道探測(cè)認(rèn)證的全新KW47和MCX W72無線微控制器(MCU),現(xiàn)已開始提供樣品,2025年底量產(chǎn)。
KW47將藍(lán)牙信道探測(cè)引入汽車領(lǐng)域,使低功耗藍(lán)牙設(shè)備能夠精確判斷駕駛員的距離。系統(tǒng)可在最遠(yuǎn)100米的范圍內(nèi)檢測(cè)駕駛員,并精確感知接近過程,進(jìn)而準(zhǔn)確預(yù)測(cè)其移動(dòng)和行為,近距離測(cè)量精度一般可達(dá)20~50厘米。這樣,系統(tǒng)就能在恰當(dāng)?shù)臅r(shí)間觸發(fā)相應(yīng)的操作,時(shí)間把控精確,例如實(shí)現(xiàn)預(yù)授權(quán)進(jìn)入與無縫解鎖,打造更智能、安全的用戶體驗(yàn)。
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MCX W72進(jìn)一步將相同的平臺(tái)架構(gòu)擴(kuò)展到自動(dòng)化家居和樓宇中,滿足對(duì)高精度定位、安全門禁和無縫連接的關(guān)鍵需求。支持Zigbee和Thread的多協(xié)議射頻模塊,結(jié)合適當(dāng)?shù)膬?nèi)存占用,使其可以支持Matter協(xié)議,擁有極為強(qiáng)大的綜合能力。
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Silicon Labs(芯科科技):信道探測(cè)的嘗鮮者
Silicon Labs屬于比較早接觸藍(lán)牙6.0的廠商,其BG24藍(lán)牙無線產(chǎn)品于2024年通過藍(lán)牙6.0最新規(guī)范認(rèn)證,公司在該規(guī)范推出后不久即宣布支持藍(lán)牙信道探測(cè)功能,也是業(yè)內(nèi)第一批支持信道探測(cè)和藍(lán)牙6.0以上規(guī)范的廠家。目前,芯科科技的BG24已經(jīng)通過AEC-Q100認(rèn)證。
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對(duì)于藍(lán)牙6.0,Silicon Labs很有野心,并表示未來所有藍(lán)牙產(chǎn)品都將支持信道探測(cè)。對(duì)于信道探測(cè),Silicon Labs認(rèn)為最復(fù)雜部分是算法,其投入巨大的資源并利用大量的原始I/Q數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練,來持續(xù)優(yōu)化其算法和射頻性能。
Nordic(北歐半導(dǎo)體):
Nordic在藍(lán)牙6.0上推進(jìn)也非常積極,nRF54L系列支持BLE 6.0協(xié)議,包括信道探測(cè)功能。不光如此,其還支持藍(lán)牙Mesh、Zigbee、Thread、Matter、Amazon Sidewalk和專有2.4GHz協(xié)議,還可搭配nRF70系列協(xié)同IC運(yùn)行Wi-Fi協(xié)議棧,成為無線互連的多面手。值得一提的是,該產(chǎn)品采用了臺(tái)積電22nm ULL工藝+RRAM。
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Noridc表示,信道探測(cè)大大增強(qiáng)了藍(lán)牙LE功能,尤其是在個(gè)人物品標(biāo)簽或鑰匙扣等高容量應(yīng)用中,存在檢測(cè)和近距離感應(yīng)是至關(guān)重要的。它可以無縫集成到使用單天線的設(shè)備中,無需對(duì)硬件進(jìn)行重大修改,同時(shí)還能保持藍(lán)牙LE的能效。這種兼容性確保了升級(jí)的直接性和成本效益。此外,信道探測(cè)還具有強(qiáng)大的安全功能,可防止篡改和“中間人”攻擊。這使它成為智能門鎖、家用電器和“查找我的”解決方案等關(guān)鍵應(yīng)用的理想之選,在可靠測(cè)距和增強(qiáng)安全性至關(guān)重要的情況下確保了強(qiáng)大的性能。
Infineon(英飛凌):聚焦物聯(lián)網(wǎng)與多媒體
英飛凌的藍(lán)牙6.0聚焦在物聯(lián)網(wǎng)與多媒體應(yīng)用中,在官網(wǎng)中,CYW55571/2/3、CYW55511/2/3均Wi-Fi 6/6E與藍(lán)牙6.0二合一MCU。
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英飛凌認(rèn)為藍(lán)牙6.0是推動(dòng)藍(lán)牙技術(shù)應(yīng)用擴(kuò)展與體驗(yàn)升級(jí)的重要版本,核心價(jià)值有三:一是信道探測(cè)實(shí)現(xiàn)安全精準(zhǔn)測(cè)距,賦能汽車門禁、智能鎖、資產(chǎn)跟蹤等應(yīng)用,基于決策的廣告過濾和監(jiān)控廣告商功能則優(yōu)化了設(shè)備交互效率;二是技術(shù)特性適配市場(chǎng)需求,藍(lán)牙6.0對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率和頻段的優(yōu)化,契合電子貨架標(biāo)簽(ESL)、環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字鑰匙、Auracast廣播音頻等新興用例的發(fā)展,尤其低功耗特性與環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)的能量收集技術(shù)結(jié)合,能延長設(shè)備續(xù)航、擴(kuò)大物聯(lián)網(wǎng)覆蓋范圍;三是與其他技術(shù)協(xié)同互補(bǔ),比如在數(shù)字車鑰匙場(chǎng)景中,藍(lán)牙6.0雖提升了測(cè)距精度,但仍會(huì)與UWB共存,分別以低功耗低成本、高速傳輸?shù)膬?yōu)勢(shì)滿足不同需求。
Microchip(微芯科技):發(fā)布單芯片高度集成產(chǎn)品
近期,Microchip(微芯科技)近日發(fā)布高度集成的PIC32-BZ6單片機(jī)(MCU),該解決方案作為通用單芯片平臺(tái),可顯著降低具備先進(jìn)互聯(lián)功能和擴(kuò)展能力的多協(xié)議產(chǎn)品的研發(fā)成本、復(fù)雜度及上市時(shí)間。隨著互聯(lián)標(biāo)準(zhǔn)和市場(chǎng)需求不斷演進(jìn),可升級(jí)性已成為延長器件生命周期、減少重新設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)差異化功能的關(guān)鍵要素。
PIC32-BZ6不光支持藍(lán)牙6.0,還支持Thread和Matter等基于802.15.4的協(xié)議以及私有智能家居網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,所以特別適合智能家居、汽車互聯(lián)、工業(yè)自動(dòng)化及無線電機(jī)控制等應(yīng)用。
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新的競(jìng)賽開始了
藍(lán)牙最大的優(yōu)勢(shì)就是便宜、廣泛、用戶基礎(chǔ)好。MCU紛紛升級(jí)到藍(lán)牙6.0,無疑能夠讓非常多的產(chǎn)品有更大的想象力。
一位工程師認(rèn)為,藍(lán)牙沒必要追求最新的協(xié)議棧,就是正常就好,對(duì)于產(chǎn)品,需要有一個(gè)測(cè)試穩(wěn)定性的過程,而不是一味的追求最新的版本,是一個(gè)市場(chǎng)整體迭代升級(jí)的過程。不過,工程師已經(jīng)關(guān)注到了藍(lán)牙6.0甚至是6.1等新技術(shù),尋覓最新產(chǎn)品。 對(duì)廠商來說,更快抓住市場(chǎng)機(jī)遇,才能有更大市場(chǎng)。
最近一段時(shí)間,廠商正在更加緊鑼密鼓地升級(jí)自己的MCU產(chǎn)品,可以預(yù)見,不久市場(chǎng)也將開始擁抱新技術(shù),市場(chǎng)也會(huì)迎來新的增長。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)最新年度報(bào)告《2025藍(lán)牙市場(chǎng)最新資訊》顯示,2025年藍(lán)牙設(shè)備出貨量預(yù)計(jì)將突破53億臺(tái),到2029年將接近80億臺(tái)。
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而在中國,藍(lán)牙技術(shù)也將迎來新一輪的發(fā)展。今年10月25日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟宣布成立中國興趣小組,首次會(huì)議吸引了來自多家領(lǐng)先企業(yè)的代表參會(huì),其中主流手機(jī)平臺(tái)及芯片廠商均有出席,包括百瑞互聯(lián)、高通、華為、匯頂科技、炬芯科技、聯(lián)想、Nordic、OPPO、榮耀、泰凌微電子、小米、芯科科技、英飛凌、紫光展銳等。
參考文獻(xiàn)
[1]Bluetooth:https://www.bluetooth.com/zh-cn/core-specification-6-feature-overview/
[2]TI:https://www.ti.com/lit/an/swra791/swra791.pdf
[3]TI:https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cc2745p10-q1.pdf
[4]深圳灣官網(wǎng):https://www.shenzhenware.com/articles/12384
[5]CEVA:https://mp.weixin.qq.com/s/7ZDuvKjKv8RV1NuLkQhhMQ?scene=1&click_id=18
[6]TI:https://mp.weixin.qq.com/s/zKC7xS6HH6ToVx-6T_g6RQ
[7]Microchip:https://www.microchip.com/en-us/products/microcontrollers/32-bit-mcus/pic32-sam/pic32-bz6
[8]科技朋克Roy:https://mp.weixin.qq.com/s/KCdF5J6bazsK30hw1qWVAg
[9]物聯(lián)網(wǎng)世界:https://www.iotworld.com.cn/html/News/202409/5aa2a48a20841d9b.shtml
[10]科技朋克Roy:https://mp.weixin.qq.com/s/KCdF5J6bazsK30hw1qWVAg
[11]物聯(lián)網(wǎng)世界:https://www.iotworld.com.cn/html/News/202409/5aa2a48a20841d9b.shtml
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