藍牙技術聯(lián)盟(Bluetooth SIG)于2021年7月13日發(fā)布了5.3版本核心規(guī)范，對低功耗藍牙中的周期性廣播、連接更新、頻道分級進行了完善。同時，SIG還發(fā)布了2021藍牙市場（2021 Market Update）報告，預計到2025年藍牙設備年出貨量將達到64億個，并調高2021-2025間年復合增長率至10%。

圖1. 2025年藍牙設備年出貨量將達到64億個

本次發(fā)布的5.3版規(guī)范與強勁的市場相呼應，將為藍牙設備未來五年的爆發(fā)式增長鋪路搭橋。

藍牙規(guī)范5.3版推出

目前，藍牙作為一種功能用于智能終端，主、從設備名稱也是按照功能角色命名的。藍牙5.3版本對藍牙設備的角色用詞進行了變更：主設備(Master) → 中心設備(Central)從設備(Slave) → 周邊設備(Peripheral) 其中，中心設備(Central)為能發(fā)起藍牙連接的設備，周邊設備(Peripheral)為耳機、手表、手環(huán)等能接受藍牙連接的設備。 除了名稱，藍牙5.3版新增了多項功能，也刪除了不常用的備用MAC和PHY擴展。

（1）支持包含ADI的周期性廣播

修改鏈路層(Link Layer)技術規(guī)范，允許在周期性廣播協(xié)議數(shù)據(jù)單元(AUX_SYNC_IND)中增加廣播數(shù)據(jù)信息廣播數(shù)據(jù)信息(ADI)，激活了對含有相同數(shù)據(jù)的周期性廣播報告(由Controller向Host報告)進行過濾的功能。 此新增功能有助于LE Audio及Mesh中的各種應用案例，對包含重復數(shù)據(jù)的周期性廣播進行過濾，減少不必要的信息交互，有助于提高通訊效率。

（2）新增LE增強版連接更新功能

在低功耗藍牙中引入亞速率連接(connection subrating)模式，改進了在已建立連接的情況下更新有效連接間隔(connectioninterval)所需時間。 亞速率連接是一種快速修改現(xiàn)存LEACL連接的有效連接時間間隔的方法。通過亞速率連接模式中心設備和外圍設備可以跳過現(xiàn)存連接中的絕大多數(shù)連接事件(connection event)，例如當亞速率系數(shù)是7時，每7個連接事件周期中僅會有一個連接事件會被使用，相當于有效連接時間間隔擴大了7倍。通過亞速率連接模式藍牙設備的工作周期(dutycycle)可以快速減小從而達到省電的目的，正常連接速率也可以快速恢復以提高數(shù)據(jù)吞吐率。

（3）新增Host設定Controller密鑰長度的功能

新引入了HCl_Set_Min_Encryption_Key_size命令用于Host設置Controller可接受的最小密鑰長度。此新增功能是對2019年發(fā)布的針對藍牙密鑰長度協(xié)商(KNOB)安全漏洞緊急修訂Erratum 11838的進一步完善，目的是為了防止通過KNOB進行安全攻擊。

（4）新增LE頻道分級功能

增加了LE頻道分級功能，由中心設備(Central)激活周邊設備(Peripheral)上的頻道報告功能后，周邊設備可定期將每個頻道的可用情況報告給中心設備，以在未來跳頻地圖更新時使用。 通過LE頻道分級功能，可以減小藍牙設備與其他無線設備間的相互干擾，提高無線通信的共存性。

（5）移除備用MAC和PHY(AMP)擴展

備用媒體訪問控制和物理層擴展（AMP）允許藍牙系統(tǒng)在主藍牙BR/EDR控制器旁邊包括一個或多個輔助控制器，但此擴展在合格的藍牙產(chǎn)品中很少見。因此，5.3版中刪除了此功能，仍然可以根據(jù)早期的藍牙核心規(guī)范版本對使用AMP的產(chǎn)品進行認證。

藍牙市場迎來黃金五年

藍牙SIG報告指出，到2025年，藍牙設備年出貨量將達到64億個，2021-2025期間的年復合增長率為10%。

圖2. 各藍牙技術設備的未來五年出貨量預測

這些出貨量中，70%來自藍牙外設設備。其中，低功耗藍牙正在成為新的市場標準，支持藍牙BLE技術的芯片和設備增長最快。 在2021 Market Update報告中，藍牙SIG把藍牙產(chǎn)品劃分為四類：音頻流設備、數(shù)據(jù)傳輸、定位服務，MESH網(wǎng)絡。 (1)音頻流產(chǎn)品2021年出貨量將超過13億臺，2025年年出貨量為17億臺，2021-2025年復合增長率（CAGR）為8%。這些產(chǎn)品包括語音通話、收聽音頻/音樂、視聽設備、智能語音控制。 （2）數(shù)據(jù)傳輸應用2021年出貨量為13臺，2025年年出貨量為14.6億臺，2021-2025年復合增長率（CAGR）為11%。這些產(chǎn)品包括：運動健身體征數(shù)據(jù)測量、醫(yī)療保健、輸入和控制、物聯(lián)網(wǎng)等。 （3）定位設備包括：物品標簽、倉儲貨物管理、室內(nèi)定位導航、訪問控制等。這類產(chǎn)品2021年出貨量為26.2萬臺，2025年出貨量為4.8億臺，2021-2025年復合增長率（CAGR）為32%，四年間成漲幅達4 倍以上。

圖3、藍牙定位服務落地場景

（4）MESH網(wǎng)絡包括：智慧家居、智能建筑和照明、工廠和醫(yī)院監(jiān)控系統(tǒng)等。這類產(chǎn)品2021年出貨量為2.7億臺，2025年出貨量為7.7億臺，2021-2025年復合增長率（CAGR）為34%。 藍牙SIG預測，藍牙定位和網(wǎng)絡設備將成為未來五年增長最快的細分應用，成長幅度幾乎是跳躍式的，五年間出貨量將倍增。

圖4. 2021年藍牙智能家居設備出貨量

用戶體驗上，隨著越來越多智能手機對藍牙的全面支持，未來手機和藍牙m(xù)esh將會實現(xiàn)更多交互，并看好藍牙可能支持IP協(xié)議的潛力?；诳蛇B接IP協(xié)議的功能，用戶未來將不僅能通過手機就近控制藍牙m(xù)esh設備，也能無需網(wǎng)關就實現(xiàn)設備的遠程控制，獲得無限智能的無縫連接體驗。

藍牙連接方案

目前，市場上的藍牙設計方案有藍牙低能耗（Bluetooth LE）、藍牙經(jīng)典（Bluetooth Classic）、雙模（Bluetooth LE + Bluetooth Classic）。 產(chǎn)品功能上，具有測向功能的電池供電藍牙設備將成為未來五年的市場亮點，可以支持這些功能需求的MCU/SOC芯片，藍牙射頻芯片和相關傳感器產(chǎn)品將具有巨大的增長空間。 應用場景上，智能家庭、智能照明是最值得關注的應用領域，2021年主要驅動力來自智能家電、智能照明、接觸傳感器、煙氣傳感器、運動傳感器、溫控器等。

（1）智能家居

智能家居是藍牙技術的綜合發(fā)力點，32位MCU是該方案的核心芯片，在電機及變頻控制、安防監(jiān)控、指紋識別、觸控按鍵等應用中發(fā)揮重要作用。

圖5. 樂鑫科技的ESP32開發(fā)板

例如，樂鑫科技的ESP32-S3系列、ESP32-C3系列和ESP32模組。其中，前兩者為“32位MCU + 2.4GHz Wi-Fi + 藍牙5 LE”SoC方案，、后者為“32位MCU + 2.4GHz Wi-Fi + 雙模（藍牙/藍牙LE）”SoC方案，適用各類物聯(lián)網(wǎng)應用場景，如智能家居、智能樓宇，消費電子，工業(yè)控制，包括智能音箱、語音玩具、智能網(wǎng)關、以太網(wǎng)等應用。

（2）商業(yè)照明

藍牙m(xù)esh為商業(yè)照明提供了無線解決方案，具有更大的開發(fā)彈性與可拓展性，同時也兼具低成本，還可整合傳感器等非照明功能。例如，沁恒微電子BLE Mesh無線組網(wǎng)方案已經(jīng)全面支持藍牙Mesh Profile的各項特性，包括自發(fā)現(xiàn)、自連接、自組網(wǎng)以及低功耗，可廣泛用于智能家電、智能照明、智能樓宇、智能機器人、智能穿戴設備等領域。

圖6. 沁恒微電子BLE Mesh無線組網(wǎng)方案

把低功耗藍牙芯片用于商業(yè)智能照明，可節(jié)約70-75%的能源。預計到2029年，全球聯(lián)網(wǎng)智能照明硬件年出貨量占比將超過57%。

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