當前，智能可穿戴設備制造商正在將長距離的蜂窩物聯網（NB-IoT/LTE-M）技術集(ji)成(cheng)到(dao)以(yi)智能手表為代表的(de)可穿戴設(she)備(bei)當(dang)中，以(yi)滿足(zu)其在遠程醫療、戶外運(yun)動等場景下的(de)“獨(du)立性”需求(qiu)。
智能可穿戴設備，是移動通信技術和計算機技術發展的集大成者。比如智能可穿戴設備中最具代表性的智能手表，從過去只能用來看時間，到如今通過網絡和計算芯片加持，可以用來顯示信息、查看天氣、撥打電話等。當前，智能可穿戴設備制造商正在將長距離的蜂窩物聯網（NB-IoT/LTE-M）技術集成到以智能手表為代表的可穿戴設備當中，以滿足其在遠程醫療、戶外運動等場景下的“獨立性”需求。
在此背景下，歐洲芯片公司Nordic面向智能可穿戴設備制造商，在其原有的基于 nRF52840和nRF5340短距離藍牙物聯網連接方案之外，同時又打造了基于nRF9160蜂窩模組的長距離蜂窩物聯網（cIoT）物聯網解決方案。這不(bu)僅使Nordic針對可穿戴(dai)設備廠商具備了完整的短距離(li)(li)Bluetooth LE +長距離(li)(li)cIoT物聯網賦能(neng)能(neng)力，同(tong)時(shi)解(jie)決了智(zhi)能(neng)可穿戴(dai)設備在連(lian)接(jie)、控(kong)制等方面面臨的挑戰。
智能可穿戴設備需要無處不在的連接
如今，智能可穿戴設備的“獨立性”正得到越發的凸顯。以(yi)智(zhi)能可穿戴設備細分類目(mu)中占比(bi)最大的(de)智(zhi)能手(shou)表為例，智(zhi)能手(shou)表已經不再僅僅是(shi)智(zhi)能手(shou)機的(de)配件，更是(shi)作(zuo)為可獨立使用(yong)的(de)設備而存在。
在2019年6月4日蘋果舉行的WWDC大會上，蘋果公司為Apple Watch帶來的全新Watch OS 6系統，支持獨立的APP Store，一方面增強了智能手表在功能上豐富程度，另一方面則印證了蘋果已經不再視智能手表為手機的輔助設備。尤其是蜂窩版智能手表的推出，通過與手機無異的長距離通信連接能力，讓用戶有機會擺脫手機等主設備而盡情享受智能手表的便捷。
戶外(wai)運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)是許多(duo)智能手(shou)(shou)(shou)表用戶的剛需場景之(zhi)一，而(er)在很(hen)多(duo)戶外(wai)場景下，如長跑、馬拉松(song)競賽等(deng)，運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)員需要記錄(lu)自己運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)過程中的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)數據和生理(li)體征的變化，以(yi)此來分析自己的運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)狀態并(bing)加以(yi)改善。但一般的智能手(shou)(shou)(shou)機通常(chang)體型較大(da)、重量(liang)較重，非常(chang)不利于運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)中攜帶。反而(er)智能手(shou)(shou)(shou)表憑借體積小、重量(liang)輕(qing)、佩戴方便、功(gong)能齊全等(deng)優勢(shi)，很(hen)容易成為替代智能手(shou)(shou)(shou)機的不二之(zhi)選。
不過，傳統智能手表中的無線通信技術通常以藍牙為主，藍牙無線連接擁有高速率和低功耗的特點，但同樣也擁有明顯的局限性——藍牙連接設備有嚴格的距離限制。比如現階段智能手表大多通過藍牙連接作為智能手機的輔助設備被使用，一旦脫離主設備就無法獨立使用，其功能性、實用性甚至安全性等必將會大打折扣。
相比于藍牙技術，蜂窩物聯網技術可以支持智能可穿戴設備與蜂窩基站的直接連接，而不需要通過智能手機或其他智能設備來承擔網關的作用，這極大解決了藍牙無線通信連接距離較短的難題。
另外，長距離蜂窩物聯網技術不僅通信距離長，同時還兼具低功耗的優勢。相比面(mian)向一般消費者的(de)(de)智(zhi)能手表(biao)所支持(chi)的(de)(de)2G\4G蜂(feng)窩通信技(ji)術(shu)，蜂(feng)窩物聯網(wang)技(ji)術(shu)（NB-IoT/LTE-M）不(bu)(bu)會使原本體積就不(bu)(bu)大的(de)(de)智(zhi)能手表(biao)中的(de)(de)電池很快消耗殆(dai)盡，因此(ci)能夠(gou)在遠程醫療領域對老年(nian)人或患者進行“全天候”，甚至(zhi)長達數月的(de)(de)監控。
借助Nordic基于nRF9160提供的低功耗蜂窩物聯網的連接方案，則能夠更上一層樓。nRF9160是一款可集成NB-IoT和LTE-M無線通信技術的系統級封裝的蜂窩物聯網模組產品，通過Nordic的在低功耗蜂窩物聯網技術上的全球化認證，還可以幫助制造商將產品快速推廣至全球。
圖：Nordic nRF9160
圖：Nordic nRF9160
另(ling)外，Nordic nRF9160從體(ti)(ti)積(ji)(ji)和低功耗方面來看，極(ji)(ji)大解(jie)決(jue)了以智(zhi)能手表為(wei)主的(de)(de)智(zhi)能可穿(chuan)戴(dai)設備(bei)因體(ti)(ti)積(ji)(ji)小造成的(de)(de)設計難的(de)(de)問題。nRF9160采用SiP封(feng)裝技術，整(zheng)體(ti)(ti)尺(chi)寸(cun)(cun)僅有(you)10x16x1mm大小，為(wei)市場主流模(mo)組的(de)(de)三分(fen)之一，可稱得上是迄(qi)今為(wei)止蜂窩物聯網模(mo)組行業(ye)中極(ji)(ji)小的(de)(de)外形尺(chi)寸(cun)(cun)。并(bing)且，nRF9160有(you)著比市場主流模(mo)組更低功耗的(de)(de)表現，在僅一年多的(de)(de)時間里便獲得大量客戶的(de)(de)青睞。
智能可穿戴設(she)備日趨(qu)強大的(de)功(gong)能
智能可穿戴設備的獨立性趨勢另一方面體現在功能性上，現階段智能可穿戴設備的功能性正變得越來越完善。以(yi)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)手(shou)環和智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)手(shou)表為例，同樣作(zuo)為腕上智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)可穿戴(dai)設備，智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)手(shou)表和智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)手(shou)機的發展走出了涇渭分明(ming)卻又明(ming)顯(xian)趨(qu)同的道路。
智能(neng)手(shou)(shou)(shou)環(huan)(huan)作為先(xian)于智能(neng)手(shou)(shou)(shou)表爆(bao)火的(de)腕上(shang)(shang)(shang)智能(neng)可穿戴設備，憑借產品價(jia)格低廉的(de)優勢(shi)率先(xian)俘(fu)獲了(le)(le)大(da)批消費者的(de)“芳心(xin)”。然(ran)而自2019年(nian)起(qi)，智能(neng)手(shou)(shou)(shou)環(huan)(huan)的(de)出貨(huo)量(liang)逐漸(jian)被智能(neng)手(shou)(shou)(shou)表趕(gan)超(chao)。今年(nian)上(shang)(shang)(shang)半(ban)(ban)年(nian)，根據京東平臺銷(xiao)售(shou)情況來看，其智能(neng)手(shou)(shou)(shou)表銷(xiao)量(liang)超(chao)過了(le)(le)390萬件，銷(xiao)售(shou)額(e)超(chao)過了(le)(le)42億元，相(xiang)較去(qu)年(nian)整(zheng)體的(de)銷(xiao)量(liang)增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了(le)(le)約(yue)21%，銷(xiao)售(shou)額(e)增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了(le)(le)約(yue)26%。而反觀(guan)智能(neng)手(shou)(shou)(shou)環(huan)(huan)就顯(xian)得相(xiang)形見絀了(le)(le)，上(shang)(shang)(shang)半(ban)(ban)年(nian)智能(neng)手(shou)(shou)(shou)環(huan)(huan)銷(xiao)量(liang)超(chao)過220萬件，銷(xiao)售(shou)額(e)超(chao)過了(le)(le)5億元，相(xiang)比去(qu)年(nian)整(zheng)體市場(chang)無明(ming)顯(xian)增(zeng)長(chang)(chang)(chang)，同比去(qu)年(nian)上(shang)(shang)(shang)半(ban)(ban)年(nian)銷(xiao)量(liang)規模僅(jin)增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了(le)(le)5%左(zuo)右，銷(xiao)售(shou)額(e)規模僅(jin)增(zeng)長(chang)(chang)(chang)了(le)(le)1%左(zuo)右。
之所以智(zhi)能(neng)手(shou)表能(neng)夠迅速代替智(zhi)能(neng)手(shou)環成為市場的寵兒，其中原因不乏(fa)智(zhi)能(neng)手(shou)表比智(zhi)能(neng)手(shou)環擁有更豐(feng)富的功能(neng)，不過(guo)如今來看，兩者的發展無論(lun)在外觀還是功能(neng)上，都已經出現(xian)(xian)趨(qu)同(tong)的現(xian)(xian)象。
與此同時，智能(neng)(neng)(neng)手表的功(gong)能(neng)(neng)(neng)也(ye)在不斷地(di)自我豐(feng)富。比如(ru)面向戶外(wai)場景，支持(chi)個人(ren)音(yin)樂、地(di)圖(tu)搜(sou)索、定位等(deng)已是(shi)常(chang)見現(xian)象。除此之外(wai)，在專(zhuan)業賽道上，一些品牌也(ye)開始關注專(zhuan)業性的數據，比如(ru)血氧、ECG、心率、睡眠檢(jian)測、體溫檢(jian)測和通(tong)話功(gong)能(neng)(neng)(neng)。同時，近年(nian)來支持(chi)Al語(yu)(yu)音(yin)識別功(gong)能(neng)(neng)(neng)的智能(neng)(neng)(neng)可穿(chuan)戴設備也(ye)在走向大(da)眾，通(tong)過(guo)更先進的語(yu)(yu)音(yin)控制(zhi)功(gong)能(neng)(neng)(neng)，能(neng)(neng)(neng)夠使得智能(neng)(neng)(neng)可穿(chuan)戴設備擺脫(tuo)屏幕的限(xian)制(zhi)發揮更大(da)的作(zuo)用，因此也(ye)將具有更加廣闊、更加多元的市場。
而傳(chuan)統的(de)無線通(tong)信(xin)解決方(fang)案(an)(an)通(tong)常僅(jin)(jin)提供(gong)設備(bei)連(lian)接的(de)能力，比(bi)如(ru)Nordic nRF52840藍牙連(lian)接方(fang)案(an)(an)。它是采(cai)用CSP封裝(zhuang)的(de)最小尺寸藍牙SoC，僅(jin)(jin)3.544 x 3.607 mm，如(ru)此小的(de)尺寸完全滿足了(le)智(zhi)能可穿戴設備(bei)體積小、設計精(jing)益求精(jing)的(de)需求。同時該(gai)款芯片的(de)價格也(ye)極具誘惑(huo)力。但如(ru)果(guo)客戶需要針對(dui)具體應用進(jin)行開(kai)發，則需要通(tong)過外掛的(de)方(fang)式進(jin)一(yi)步集(ji)成MCU、GPS等器件才可以(yi)完成。
比如在戶外的(de)(de)山地馬拉松場(chang)景中，通(tong)常會有遠離藍牙基站(zhan)或者蜂窩(wo)基站(zhan)的(de)(de)情況發生，那么在此(ci)情況下就需(xu)要(yao)(yao)不僅通(tong)過蜂窩(wo)基站(zhan)的(de)(de)定位支持，還(huan)需(xu)要(yao)(yao)GPS輔(fu)助定位系統(tong)實現佩戴(dai)者的(de)(de)位置追蹤(zong)，避(bi)免(mian)引功能單一造(zao)成的(de)(de)人員失蹤(zong)等(deng)問題發生。
針對于此，Nordic繼 nRF52840 后推出更強大的 nRF5340，是Nordic的一款低功耗藍牙旗艦產品，同時也是全球首款配備兩個Arm? Cortex?-M33處理器的無線藍牙SoC，不僅能夠滿足基本的連接需求，同時還能夠做主控，支持QSPI顯示屏、智能傳感器等。最重要的是，nRF5340支持基于藍牙到達角（AoA）和藍牙出發角（AoD）的定位能力。
圖：Nordic nRF5340
在長距離方面，Nordic nRF9160也(ye)擁有強大(da)的定位(wei)技術能(neng)力，集成(cheng)的GPS接收器以及(ji)內置(zhi)的nRF Cloud Location服務支(zhi)持(chi)，結(jie)合(he)蜂(feng)窩(wo)物聯(lian)網基(ji)站定位(wei)技術，就可以提供(gong)GNSS和LTE多種定位(wei)支(zhi)持(chi)。
值得(de)一提(ti)的是，nRF9160是Nordic集(ji)(ji)(ji)成(cheng)度最高的一款蜂窩物聯(lian)網(wang)模組產品，相比市(shi)場上(shang)主流(liu)模組，nRF9160“嬌小”的身軀里除了集(ji)(ji)(ji)成(cheng)了GPS外，還集(ji)(ji)(ji)成(cheng)了Arm Cortex-M33應(ying)(ying)用(yong)專屬處(chu)理器、LTE全頻(pin)調制(zhi)(zhi)解調器、射頻(pin)前端、電(dian)源管理系(xi)統等一系(xi)列必要器件。其中，nRF9160集(ji)(ji)(ji)成(cheng)的Arm Cortex-M33應(ying)(ying)用(yong)處(chu)理器，配置1 MB閃存和256 KB RAM，可使得(de)高級應(ying)(ying)用(yong)開發(fa)在(zai)單個(ge)設備解決方案中成(cheng)為可能。另(ling)外需要強調的則是在(zai)半導體產業鏈整(zheng)體陷入供(gong)應(ying)(ying)困境(jing)的當下，集(ji)(ji)(ji)成(cheng)了Arm Cortex-M33主控能力(li)的nRF9160能夠替代市(shi)場常見(jian)的外掛MCU，可以使制(zhi)(zhi)造(zao)商避(bi)免因(yin)供(gong)應(ying)(ying)鏈問題造(zao)成(cheng)減產，從而(er)降(jiang)低制(zhi)(zhi)造(zao)商生產風險和損失。
智(zhi)能可(ke)穿(chuan)戴設備廠商的(de)轉型挑戰(zhan)
當然(ran)，市場上(shang)(shang)任何快(kuai)速的(de)(de)發(fa)展和變化(hua)必定會導致制(zhi)(zhi)造商在(zai)生產研發(fa)成本上(shang)(shang)的(de)(de)上(shang)(shang)漲。比(bi)如制(zhi)(zhi)造商生產的(de)(de)產品(pin)需(xu)(xu)要從(cong)基(ji)于(yu)(yu)(yu)藍牙技(ji)術(shu)到基(ji)于(yu)(yu)(yu)蜂窩物聯網技(ji)術(shu)支持，不僅(jin)需(xu)(xu)要從(cong)硬件上(shang)(shang)滿足開發(fa)需(xu)(xu)求(qiu)，同時還(huan)需(xu)(xu)要在(zai)軟件生態上(shang)(shang)創造有利(li)條件。而(er)Nordic的(de)(de)優勢(shi)則在(zai)于(yu)(yu)(yu)基(ji)于(yu)(yu)(yu)其完全(quan)自(zi)研的(de)(de)能力(li)所能夠提供的(de)(de)“一站式”開發(fa)環境，從(cong)而(er)避免(mian)制(zhi)(zhi)造商重復(fu)造車(che)。
制(zhi)造商(shang)只要熟悉Nordic的(de)低(di)功(gong)耗藍(lan)牙(ya)產(chan)品(pin)(pin)的(de)開(kai)發(fa)(fa)，就能夠很快復制(zhi)到(dao)蜂窩物聯(lian)網業務的(de)部署當中去，因為基于Nordic的(de)低(di)功(gong)耗藍(lan)牙(ya)產(chan)品(pin)(pin)和(he)低(di)功(gong)耗蜂窩物聯(lian)網產(chan)品(pin)(pin)同屬于一樣的(de)開(kai)發(fa)(fa)環境，這將(jiang)極大提(ti)升制(zhi)造商(shang)開(kai)發(fa)(fa)和(he)研究新產(chan)品(pin)(pin)的(de)進(jin)度和(he)周(zhou)期。
比如Nordic提供的nRF Connect SDK，其中(zhong)包含了針(zhen)(zhen)對蜂窩物(wu)聯網(wang)（NB-IoT/LTE-M）、Bluetooth LE、Thread、Zigbee和(he)藍牙網(wang)狀網(wang)絡堆棧等一系列應(ying)(ying)用程序、多種應(ying)(ying)用層協(xie)議和(he)豐富的應(ying)(ying)用參考實例，這針(zhen)(zhen)對nRF91系列、nRF52系列和(he)nRF53系列的開發皆可使用。
總(zong)而言(yan)之，從智(zhi)能(neng)(neng)可(ke)穿戴(dai)設備(bei)(bei)的(de)發(fa)展(zhan)趨勢來(lai)看，脫離于智(zhi)能(neng)(neng)手機而獨(du)自(zi)使用的(de)穿戴(dai)舒適、個性化、功能(neng)(neng)豐富的(de)智(zhi)能(neng)(neng)可(ke)穿戴(dai)設備(bei)(bei)已經(jing)成為消費(fei)者的(de)“心頭好”。作為全球領先的(de)物聯網連接方案提供(gong)商，Nordic在智(zhi)能(neng)(neng)可(ke)穿戴(dai)設備(bei)(bei)領域的(de)前瞻布(bu)局和(he)多產品矩陣，將持續幫助智(zhi)能(neng)(neng)可(ke)穿戴(dai)設備(bei)(bei)行業走向(xiang)發(fa)展(zhan)的(de)深海(hai)。
