智能可穿戴產業“大變天”，物聯網制造商如何從中收獲紅利？

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2022-10-26 17:49

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作者：Alex

物聯網智庫原創

導讀

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。

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 。這不僅使Nordic針對可穿戴設備廠商具備了完整的短距離Bluetooth LE +長距離cIoT物聯網賦能能力，同時解決了智能可穿戴設備在連接、控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。 以智能可穿戴設備細分類目中占比最大的智能手表為例，智能手表已經不再僅僅是智能手機的配件，更是作為可獨立使用的設備而存在。

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。

智能可穿戴產業“大變天”，物聯網制造商如何從中收獲紅利？

戶外運動是許多智能手表用戶的剛需場景之一，而在很多戶外場景下，如長跑、馬拉松競賽等，運動員需要記錄自己運動過程中的運動數據和生理體征的變化，以此來分析自己的運動狀態并加以改善。但一般的智能手機通常體型較大、重量較重，非常不利于運動中攜帶。反而智能手表憑借體積小、重量輕、佩戴方便、功能齊全等優勢，很容易成為替代智能手機的不二之選。

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 。相比面向一般消費者的智能手表所支持的2G\4G蜂窩通信技術，蜂窩物聯網技術（NB-IoT/LTE-M）不會使原本體積就不大的智能手表中的電池很快消耗殆盡，因此能夠在遠程醫療領域對老年人或患者進行“全天候”，甚至長達數月的監控。

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。

智能可穿戴產業“大變天”，物聯網制造商如何從中收獲紅利？

圖：Nordic nRF9160

另外，Nordic nRF9160從體積和低功耗方面來看，極大解決了以智能手表為主的智能可穿戴設備因體積小造成的設計難的問題。nRF9160采用SiP封裝技術，整體尺寸僅有10x16x1mm大小，為市場主流模組的三分之一，可稱得上是迄今為止蜂窩物聯網模組行業中極小的外形尺寸。并且，nRF9160有著比市場主流模組更低功耗的表現，在僅一年多的時間里便獲得大量客戶的青睞。

智能可穿戴設備日趨強大的功能

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。 以智能手環和智能手表為例，同樣作為腕上智能可穿戴設備，智能手表和智能手機的發展走出了涇渭分明卻又明顯趨同的道路。

智能手環作為先于智能手表爆火的腕上智能可穿戴設備，憑借產品價格低廉的優勢率先俘獲了大批消費者的“芳心”。然而自2019年起，智能手環的出貨量逐漸被智能手表趕超。今年上半年，根據京東平臺銷售情況來看，其智能手表銷量超過了390萬件，銷售額超過了42億元，相較去年整體的銷量增長了約21%，銷售額增長了約26%。而反觀智能手環就顯得相形見絀了，上半年智能手環銷量超過220萬件，銷售額超過了5億元，相比去年整體市場無明顯增長，同比去年上半年銷量規模僅增長了5%左右，銷售額規模僅增長了1%左右。

之所以智能手表能夠迅速代替智能手環成為市場的寵兒，其中原因不乏智能手表比智能手環擁有更豐富的功能，不過如今來看，兩者的發展無論在外觀還是功能上，都已經出現趨同的現象。

與此同時，智能手表的功能也在不斷地自我豐富。比如面向戶外場景，支持個人音樂、地圖搜索、定位等已是常見現象。除此之外，在專業賽道上，一些品牌也開始關注專業性的數據，比如血氧、ECG、心率、睡眠檢測、體溫檢測和通話功能。同時，近年來支持Al語音識別功能的智能可穿戴設備也在走向大眾，通過更先進的語音控制功能，能夠使得智能可穿戴設備擺脫屏幕的限制發揮更大的作用，因此也將具有更加廣闊、更加多元的市場。

而傳統的無線通信解決方案通常僅提供設備連接的能力，比如Nordic nRF52840藍牙連接方案。它是采用CSP封裝的最小尺寸藍牙SoC，僅3.544 x 3.607 mm，如此小的尺寸完全滿足了智能可穿戴設備體積小、設計精益求精的需求。同時該款芯片的價格也極具誘惑力。但如果客戶需要針對具體應用進行開發，則需要通過外掛的方式進一步集成MCU、GPS等器件才可以完成。

比如在戶外的山地馬拉松場景中，通常會有遠離藍牙基站或者蜂窩基站的情況發生，那么在此情況下就需要不僅通過蜂窩基站的定位支持，還需要GPS輔助定位系統實現佩戴者的位置追蹤，避免引功能單一造成的人員失蹤等問題發生。

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也擁有強大的定位技術能力，集成的GPS接收器以及內置的nRF Cloud Location服務支持，結合蜂窩物聯網基站定位技術，就可以提供GNSS和LTE多種定位支持。

值得一提的是，nRF9160是Nordic集成度最高的一款蜂窩物聯網模組產品，相比市場上主流模組，nRF9160“嬌小”的身軀里除了集成了GPS外，還集成了Arm Cortex-M33應用專屬處理器、LTE全頻調制解調器、射頻前端、電源管理系統等一系列必要器件。其中，nRF9160集成的Arm Cortex-M33應用處理器，配置1 MB閃存和256 KB RAM，可使得高級應用開發在單個設備解決方案中成為可能。另外需要強調的則是在半導體產業鏈整體陷入供應困境的當下，集成了Arm Cortex-M33主控能力的nRF9160能夠替代市場常見的外掛MCU，可以使制造商避免因供應鏈問題造成減產，從而降低制造商生產風險和損失。

智能可穿戴設備廠商的轉型挑戰

當然，市場上任何快速的發展和變化必定會導致制造商在生產研發成本上的上漲。比如制造商生產的產品需要從基于藍牙技術到基于蜂窩物聯網技術支持，不僅需要從硬件上滿足開發需求，同時還需要在軟件生態上創造有利條件。而Nordic的優勢則在于基于其完全自研的能力所能夠提供的“一站式”開發環境，從而避免制造商重復造車。

制造商只要熟悉Nordic的低功耗藍牙產品的開發，就能夠很快復制到蜂窩物聯網業務的部署當中去，因為基于Nordic的低功耗藍牙產品和低功耗蜂窩物聯網產品同屬于一樣的開發環境，這將極大提升制造商開發和研究新產品的進度和周期。

比如Nordic提供的nRF Connect SDK，其中包含了針對蜂窩物聯網（NB-IoT/LTE-M）、Bluetooth LE、Thread、Zigbee和藍牙網狀網絡堆棧等一系列應用程序、多種應用層協議和豐富的應用參考實例，這針對nRF91系列、nRF52系列和nRF53系列的開發皆可使用。

總而言之，從智能可穿戴設備的發展趨勢來看，脫離于智能手機而獨自使用的穿戴舒適、個性化、功能豐富的智能可穿戴設備已經成為消費者的“心頭好”。作為全球領先的物聯網連接方案提供商，Nordic在智能可穿戴設備領域的前瞻布局和多產品矩陣，將持續幫助智能可穿戴設備行業走向發展的深海。