争锋可穿戴设备 新老无线技术“合为贵”

    “汽车发明者，重新发明汽车。”这是新一代梅塞德斯-奔驰汽车的广告。目前也正是可穿戴设备等待“重新发明”的时刻。市场调研机构Canalys研究显示，可穿戴市场出货量预计将从2014年的4600万套成长到2018年的2.85亿套。而在其中角逐的无线连接技术是新老交锋，究竟谁是下一代的“王者”?

　　ABI Research预测，到2015年包括智能手机和平板电脑、个人电脑、家用设备、工业传感器网络等领域带动的蓝牙Smart市场出货量将超过7亿件
　　蓝牙Smart借势起飞
　　蓝牙Smart无线技术产生的网络可使可穿戴式设备通过智能手机或云端设备访问应用。
　　“可穿戴式电子设备兴起的一大驱动力就是智能手机的盛行，而蓝牙Smart无线技术所产生的个人网络可使得用户的可穿戴式设备通过智能手机或云端设备访问应用。” TE消费电子产品部全球市场策略总监Eric Braddom对《中国电子报》记者表示。
　　蓝牙Smart技术基于蓝牙4.0，最重要的标志就是超低功耗。此外，低成本和跨厂商互操作性、3毫秒低延迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色，大大拓展了蓝牙技术的应用范围。而借助于智能手机、平板电脑等蓝牙Smart Ready装置的盛行，再次激发了其潜力。
　　蓝牙Smart Nordic半导体首席执行官Svenn-Tore Larsen提到，预计到2014 年年初，市面上销售的大部分智能手机都将支持蓝牙Smart Ready。加上随着苹果iOS、谷歌Android 4.3、微软等宣布将支持可穿戴的蓝牙Smart技术，蓝牙Smart Ready将可带动下一波蓝牙Smart设备井喷式增长，包括计步器、心率计等运动健身设备及智能手表等。据ABI Research预测，到2015年包括智能手机和平板电脑、个人电脑、家用设备、工业传感器网络等领域带动的蓝牙Smart市场出货量将超过7亿件。
　　目前越来越多的芯片厂商如TI、博通、Nordic、CSR等都在力推蓝牙4.0芯片，显示这一市场的无限潜力。
　　低功耗蓝牙和ANT+整合恰逢其时
　　集成ANT+蓝牙低功耗无线技术的解决方案势在必行。
　　虽然蓝牙Smart正在大举扩张，但一个显见的事实是目前在消费类医疗、运动及保健和智能手机应用配件等市场，基于2.4GHzWSN协议的ANT+技术大行其道，大部分运动和健身市场已完全由支持 ANT+技术的产品所主导。
　　而随着蓝牙在智能终端周边应用以及在可穿戴设备市场上的快速渗透，客户也需要在两个生态系统做出“鱼和熊掌”的艰难选择，因而将两项之前无线技术“兼容”或将扫清其大步发展的最后障碍。Nordic亚洲区销售与市场营销总监Stele Steel Ytterdal说：“ANT+是一项经过验证的技术，并且已经建立起了一个巨大的生态系统，而全球主要消费电子公司也在迅速采用蓝牙4.0。集成ANT+与蓝牙低功耗无线技术的解决方案势在必行。”
　　Nordic半导体实现 ANT+与蓝牙低功耗的全球首款多协议 SoC 解决方案nRF51922应运而生。“此SoC在架构、功耗、软件方面都实现了新的突破，通过采用ARM Cortex-M0，提高了10倍的处理能力，并在电流方面达到了高达50%的平均电流降幅，从而可降低功耗至少30%。此外，此SoC 还采用了全新的软件架构，在提供前所未有的灵活、简单及代码安全等特性之余，还可降低风险。”Nordic半导体产品管理总监Thomas Embla Bonnerud指出。
　　多重创新助力低功耗
　　低功耗至关重要，应通过架构创新和技术创新实现更低功耗。
　　在可穿戴设备领域，超低功耗的处理器是必不可少的器件。“既要采用极小的电池供电，还要保障长时间待机，因而选择ARM的Cortex-M0。”Thomas Embla Bonnerud指出。
　　同时，在现有芯片架构上“创新”实现低功耗也是必然之道。Thomas Embla Bonner介绍说，Nordic的超低功耗无线技术通过将峰值电流保持在低水平，并将无线电传输和接收的时间保持最短来降低功耗，这些改进能够降低高达50% 的功耗。据悉，Dayton公司等已采用Nordic的蓝牙低功耗和ANT+解决方案，推出了一系列的运动健身配件。
　　此外，可穿戴设备新一代的革新或开启“无电池工作”模式。“除了电池用电以外，现在也可以看到有很多不同的应用开始考虑没有电池的方向，比如新一代能量采集技术等。”德州仪器 (TI) 副总裁、全球无线连接业务总经理Haviv Ilan指出。TI目前也推出了包括可进行电源采集的升压充电器、DC/DC转换器等全系列产品，为可穿戴式设备等难以获得供电的应用实现无电池工作。
　　谁占风头还难料
　　通过低功耗WiFi技术，可穿戴设备可主动连上互联网，并不需要中转。
　　虽然目前还看蓝牙4.0在可穿戴设备上大出风头，但并不意味着其他技术就难有机会。Haviv Ilan分析：“现在还很难断定低功耗蓝牙就一定会在可穿戴设备上普及，一是可穿戴设备本身还没有一个成熟的商业模式;二是低功耗蓝牙要通过智能手机或平板电脑等才能与云端/大数据相连，本身不能主动连接上互联网。”
　　对于其他可在可穿戴设备上“流行”的技术，Haviv Ilan看好低功耗WiFi技术。“低功耗WiFi技术预计将于明年出现，或能改变目前这一状况。因可穿戴设备通过直接采用低功耗WiFi技术，这些产品就可主动地连上互联网，并不需要手机来中转，这才是真正的物联网。”Haviv Ilan提到，“TI已有低功耗的WiFi方案在试验中，两节AA电池可以待机600天。”
　　除了独立开发蓝牙4.0芯片之外，将其整合在SoC中或能破解“应用”瓶颈，成打通市场“关节”所在，MTK、高通、TI等芯片厂商均在发力。目前，TI已率先启动设备端Combo芯片开发方案，预计于 2014年推出蓝牙4.0加WiFi Direct或近距离无线通信(NFC)的产品。新一轮的新旧交替将再次上演。
　　专家观点
　　德州仪器副总裁、全球无线连接业务总经理Haviv Ilan：
　　物联网技术侧重低功耗和安全性
　　未来物联网将带动百亿个数量级别电子产品连接上互联网，预计至2020年将有500亿电子产品可与互联网相连。
　　需要关注的是：一是在物联网市场，选择单一的技术满足所有物联网的要求是不可行的。因为在每个不同的应用场合下，都可能对连接部分有不同的要求，用户需要不同的技术去满足他们的需求。目前有多种无线连接技术，Zigbee、低于1G技术、低功耗蓝牙、PLC载波通信、EtherCat、NFC等都将有用武之地。未来这些技术仍会共存，并不会出现哪一个完全被替代的结果，因为每一种技术都有其最佳的使用场景。二是在IoT技术里，低功耗是很重要的部分。三是安全性也很重要，从底层到中间的网关、再到高端的云端都要考虑这一问题。不仅需要从IC设计入手加强安全性，在云端或网关部分也需要提供控制和保密功能，来提升整体的安全性。四是需要供应商提供相应的开发工具和软件、技术支持等，让客户可简化设计，易于开发。一个完整的物联网需要MCU、处理器、RF、传感器、AD/DC、电池管理IC等各种元器件，在云端还需要多核DSP等器件。
　　TE消费电子产品部全球市场策略总监Eric Braddom：
　　可穿戴式设备面临技术和非技术挑战
　　如今，有分析认为健身跟踪是可穿戴式设备最大的应用领域。然而，在我看来，如果手表能够测量血压和血糖，那这一市场前景无限。试想一下，如果该设备每隔几秒就能告知温度、脉搏和其他重要身体指标，它将为未来保健应用带来多少新的机遇?用不着再去医院让医生做身体检查，同样地，医生也可通过这些可穿戴式设备所收集的信息提升诊断水平与效率。
　　另一方面，根据目前市场预测，虽然增强现实眼镜在未来几年可能不会实现爆炸式销售增长，但我个人看好其发展空间及衍生出的新应用。
　　可穿戴式设备市场即将爆发，但也面临相应的挑战，其中一个巨大的挑战是易用性。我尝试过诸多可穿戴式设备，但没有一个是可以简单配置或使用的。然而，正如我们所看到的之前所有巨头消费电子公司所做的那样，如果一个公司能够采用很酷的技术并让它变得简单易用，它将拥有巨大的市场潜力。例如苹果公司作为一个厚积薄发者，在竞争激烈的市场大行其道，就是因为其产品实现了炫酷设计和简单易用性的完美融合。
　　对于市场上多数的新兴可穿戴式设备，我相信它们的潜力无限，但这些设备的功能还需要逐步完善。除了技术上的挑战外，非技术性问题如个人隐私(担心秘密录音)或安全(干扰引起的担忧)问题也将阻碍可穿戴式设备进一步发展。此外，可穿戴式设备的小型化趋势也将为解决方案供应商如何更有效地整合所有元器件提出了新的挑战。可穿戴式设备产品还将引发新的元器件需求，包括小型化、可弯曲设计、传感器集成等。