當前，智能可穿戴設(shè)備制造商正在將長距離的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT/LTE-M）技術(shù)集成到以智能手表為代表的可穿戴設(shè)備當中，以滿足其在遠程醫(yī)療、戶外運動等場景下的“獨立性”需求。
智能可穿戴設(shè)備，是移動通信技術(shù)和計算機技術(shù)發(fā)展的集大成者。比如智能可穿戴設(shè)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(wǎng)絡(luò)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(shè)備制造商正在將長距離的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)（NB-IoT/LTE-M）技術(shù)集成到以智能手表為代表的可穿戴設(shè)備當中，以滿足其在遠程醫(yī)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(shè)備制造商，在其原有的基于 nRF52840和nRF5340短距離藍牙物聯(lián)網(wǎng)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(lián)網(wǎng)（cIoT）物聯(lián)網(wǎng)解決方案。這不僅使Nordic針對可穿戴設(shè)備廠商具備了完整的短距離Bluetooth LE +長距離cIoT物聯(lián)網(wǎng)賦能能力，同時解決了智能可穿戴設(shè)備在連接、控制等方面面臨的挑戰(zhàn)。
智能可穿戴設(shè)備需要無處不在的連接
如今，智能可穿戴設(shè)備的“獨立性”正得到越發(fā)的凸顯。以智能可穿戴設(shè)備細分類目中占比最大的智能手表為例，智能手表已經(jīng)不再僅僅是智能手機的配件，更是作為可獨立使用的設(shè)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(tǒng)，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(jīng)不再視智能手表為手機的輔助設(shè)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(shè)備而盡情享受智能手表的便捷。
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(shù)據(jù)和生理體征的變化，以此來分析自己的運動狀態(tài)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(yōu)勢，很容易成為替代智能手機的不二之選。
不過，傳統(tǒng)智能手表中的無線通信技術(shù)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(shè)備有嚴格的距離限制。比如現(xiàn)階段智能手表大多通過藍牙連接作為智能手機的輔助設(shè)備被使用，一旦脫離主設(shè)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(shù)，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可以支持智能可穿戴設(shè)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(shè)備來承擔網(wǎng)關(guān)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(lián)網(wǎng)技術(shù)不僅通信距離長，同時還兼具低功耗的優(yōu)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(shù)，蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)（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(yī)療領(lǐng)域?qū)夏耆嘶蚧颊哌M行“全天候”，甚至長達數(shù)月的監(jiān)控。
借助Nordic基于nRF9160提供的低功耗蜂窩物聯(lián)網(wǎng)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(shù)的系統(tǒng)級封裝的蜂窩物聯(lián)網(wǎng)模組產(chǎn)品，通過Nordic的在低功耗蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)上的全球化認證，還可以幫助制造商將產(chǎn)品快速推廣至全球。
圖：Nordic nRF9160
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(shè)備因體積小造成的設(shè)計難的問題。nRF9160采用SiP封裝技術(shù)，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(lián)網(wǎng)模組行業(yè)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(xiàn)，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(shè)備日趨強大的功能
智能可穿戴設(shè)備的獨立性趨勢另一方面體現(xiàn)在功能性上，現(xiàn)階段智能可穿戴設(shè)備的功能性正變得越來越完善。以智能手環(huán)和智能手表為例，同樣作為腕上智能可穿戴設(shè)備，智能手表和智能手機的發(fā)展走出了涇渭分明卻又明顯趨同的道路。
智能手環(huán)作為先于智能手表爆火的腕上智能可穿戴設(shè)備，憑借產(chǎn)品價格低廉的優(yōu)勢率先俘獲了大批消費者的“芳心”。然而自2019年起，智能手環(huán)的出貨量逐漸被智能手表趕超。今年上半年，根據(jù)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(huán)就顯得相形見絀了，上半年智能手環(huán)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(guī)模僅增長了5%左右，銷售額規(guī)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(huán)成為市場的寵兒，其中原因不乏智能手表比智能手環(huán)擁有更豐富的功能，不過如今來看，兩者的發(fā)展無論在外觀還是功能上，都已經(jīng)出現(xiàn)趨同的現(xiàn)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(xiàn)象。除此之外，在專業(yè)賽道上，一些品牌也開始關(guān)注專業(yè)性的數(shù)據(jù)，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(shè)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(shè)備擺脫屏幕的限制發(fā)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(tǒng)的無線通信解決方案通常僅提供設(shè)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(shè)備體積小、設(shè)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(yīng)用進行開發(fā)，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(fā)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(tǒng)實現(xiàn)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(fā)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(chǎn)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(fā)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(shù)能力，集成的GPS接收器以及內(nèi)置的nRF Cloud Location服務(wù)支持，結(jié)合蜂窩物聯(lián)網(wǎng)基站定位技術(shù)，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(lián)網(wǎng)模組產(chǎn)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(yīng)用專屬處理器、LTE全頻調(diào)制解調(diào)器、射頻前端、電源管理系統(tǒng)等一系列必要器件。其中，nRF9160集成的Arm Cortex-M33應(yīng)用處理器，配置1 MB閃存和256 KB RAM，可使得高級應(yīng)用開發(fā)在單個設(shè)備解決方案中成為可能。另外需要強調(diào)的則是在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈整體陷入供應(yīng)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(yīng)鏈問題造成減產(chǎn)，從而降低制造商生產(chǎn)風險和損失。
智能可穿戴設(shè)備廠商的轉(zhuǎn)型挑戰(zhàn)
當然，市場上任何快速的發(fā)展和變化必定會導(dǎo)致制造商在生產(chǎn)研發(fā)成本上的上漲。比如制造商生產(chǎn)的產(chǎn)品需要從基于藍牙技術(shù)到基于蜂窩物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持，不僅需要從硬件上滿足開發(fā)需求，同時還需要在軟件生態(tài)上創(chuàng)造有利條件。而Nordic的優(yōu)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(fā)環(huán)境，從而避免制造商重復(fù)造車。
制造商只要熟悉Nordic的低功耗藍牙產(chǎn)品的開發(fā)，就能夠很快復(fù)制到蜂窩物聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的部署當中去，因為基于Nordic的低功耗藍牙產(chǎn)品和低功耗蜂窩物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品同屬于一樣的開發(fā)環(huán)境，這將極大提升制造商開發(fā)和研究新產(chǎn)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(lián)網(wǎng)（NB-IoT/LTE-M）、Bluetooth LE、Thread、Zigbee和藍牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)堆棧等一系列應(yīng)用程序、多種應(yīng)用層協(xié)議和豐富的應(yīng)用參考實例，這針對nRF91系列、nRF52系列和nRF53系列的開發(fā)皆可使用。
總而言之，從智能可穿戴設(shè)備的發(fā)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(shè)備已經(jīng)成為消費者的“心頭好”。作為全球領(lǐng)先的物聯(lián)網(wǎng)連接方案提供商，Nordic在智能可穿戴設(shè)備領(lǐng)域的前瞻布局和多產(chǎn)品矩陣，將持續(xù)幫助智能可穿戴設(shè)備行業(yè)走向發(fā)展的深海。
