本文来自物联网智库，作者/Alex。
智能可穿戴设备，是移动通信技术和计算机技术发展的集大成者。比如智能可穿戴设备中最具代表性的智能手表，从过去只能用来看时间，到如今通过网络和计算芯片加持，可以用来显示信息、查看天气、拨打电话等。当前，智能可穿戴设备制造商正在将长距离的蜂窝物联网（NB-IoT/LTE-M）技术集成到以智能手表为代表的可穿戴设备当中，以满足其在远程医疗、户外运动等场景下的“独立性”需求。
在此背景下，欧洲芯片公司Nordic面向智能可穿戴设备制造商，在其原有的基于nRF52840和nRF5340短距离蓝牙物联网连接方案之外，同时又打造了基于nRF9160蜂窝模组的长距离蜂窝物联网（cIoT）物联网解决方案。这不仅使Nordic针对可穿戴设备厂商具备了完整的短距离Bluetooth LE+长距离cIoT物联网赋能能力，同时解决了智能可穿戴设备在连接、控制等方面面临的挑战。
智能可穿戴设备需要无处不在的连接
如今，智能可穿戴设备的“独立性”正得到越发的凸显。以智能可穿戴设备细分类目中占比最大的智能手表为例，智能手表已经不再仅仅是智能手机的配件，更是作为可独立使用的设备而存在。
在2019年6月4日苹果举行的WWDC大会上，苹果公司为Apple Watch带来的全新Watch OS 6系统，支持独立的APP Store，一方面增强了智能手表在功能上丰富程度，另一方面则印证了苹果已经不再视智能手表为手机的辅助设备。尤其是蜂窝版智能手表的推出，通过与手机无异的长距离通信连接能力，让用户有机会摆脱手机等主设备而尽情享受智能手表的便捷。
户外运动是许多智能手表用户的刚需场景之一，而在很多户外场景下，如长跑、马拉松竞赛等，运动员需要记录自己运动过程中的运动数据和生理体征的变化，以此来分析自己的运动状态并加以改善。但一般的智能手机通常体型较大、重量较重，非常不利于运动中携带。反而智能手表凭借体积小、重量轻、佩戴方便、功能齐全等优势，很容易成为替代智能手机的不二之选。
不过，传统智能手表中的无线通信技术通常以蓝牙为主，蓝牙无线连接拥有高速率和低功耗的特点，但同样也拥有明显的局限性——蓝牙连接设备有严格的距离限制。比如现阶段智能手表大多通过蓝牙连接作为智能手机的辅助设备被使用，一旦脱离主设备就无法独立使用，其功能性、实用性甚至安全性等必将会大打折扣。
相比于蓝牙技术，蜂窝物联网技术可以支持智能可穿戴设备与蜂窝基站的直接连接，而不需要通过智能手机或其他智能设备来承担网关的作用，这极大解决了蓝牙无线通信连接距离较短的难题。
另外，长距离蜂窝物联网技术不仅通信距离长，同时还兼具低功耗的优势。相比面向一般消费者的智能手表所支持的2G4G蜂窝通信技术，蜂窝物联网技术（NB-IoT/LTE-M）不会使原本体积就不大的智能手表中的电池很快消耗殆尽，因此能够在远程医疗领域对老年人或患者进行“全天候”，甚至长达数月的监控。
借助Nordic基于nRF9160提供的低功耗蜂窝物联网的连接方案，则能够更上一层楼。nRF9160是一款可集成NB-IoT和LTE-M无线通信技术的系统级封装的蜂窝物联网模组产品，通过Nordic的在低功耗蜂窝物联网技术上的全球化认证，还可以帮助制造商将产品快速推广至全球。
图：Nordic nRF9160
另外，Nordic nRF9160从体积和低功耗方面来看，极大解决了以智能手表为主的智能可穿戴设备因体积小造成的设计难的问题。nRF9160采用SiP封装技术，整体尺寸仅有10x16x1mm大小，为市场主流模组的三分之一，可称得上是迄今为止蜂窝物联网模组行业中极小的外形尺寸。并且，nRF9160有着比市场主流模组更低功耗的表现，在仅一年多的时间里便获得大量客户的青睐。
智能可穿戴设备日趋强大的功能
智能可穿戴设备的独立性趋势另一方面体现在功能性上，现阶段智能可穿戴设备的功能性正变得越来越完善。以智能手环和智能手表为例，同样作为腕上智能可穿戴设备，智能手表和智能手机的发展走出了泾渭分明却又明显趋同的道路。
智能手环作为先于智能手表爆火的腕上智能可穿戴设备，凭借产品价格低廉的优势率先俘获了大批消费者的“芳心”。然而自2019年起，智能手环的出货量逐渐被智能手表赶超。今年上半年，根据京东平台销售情况来看，其智能手表销量超过了390万件，销售额超过了42亿元，相较去年整体的销量增长了约21%，销售额增长了约26%。而反观智能手环就显得相形见绌了，上半年智能手环销量超过220万件，销售额超过了5亿元，相比去年整体市场无明显增长，同比去年上半年销量规模仅增长了5%左右，销售额规模仅增长了1%左右。
之所以智能手表能够迅速代替智能手环成为市场的宠儿，其中原因不乏智能手表比智能手环拥有更丰富的功能，不过如今来看，两者的发展无论在外观还是功能上，都已经出现趋同的现象。
与此同时，智能手表的功能也在不断地自我丰富。比如面向户外场景，支持个人音乐、地图搜索、定位等已是常见现象。除此之外，在专业赛道上，一些品牌也开始关注专业性的数据，比如血氧、ECG、心率、睡眠检测、体温检测和通话功能。同时，近年来支持Al语音识别功能的智能可穿戴设备也在走向大众，通过更先进的语音控制功能，能够使得智能可穿戴设备摆脱屏幕的限制发挥更大的作用，因此也将具有更加广阔、更加多元的市场。
而传统的无线通信解决方案通常仅提供设备连接的能力，比如Nordic nRF52840蓝牙连接方案。它是采用CSP封装的最小尺寸蓝牙SoC，仅3.544 x 3.607 mm，如此小的尺寸完全满足了智能可穿戴设备体积小、设计精益求精的需求。同时该款芯片的价格也极具诱惑力。但如果客户需要针对具体应用进行开发，则需要通过外挂的方式进一步集成MCU、GPS等器件才可以完成。
比如在户外的山地马拉松场景中，通常会有远离蓝牙基站或者蜂窝基站的情况发生，那么在此情况下就需要不仅通过蜂窝基站的定位支持，还需要GPS辅助定位系统实现佩戴者的位置追踪，避免引功能单一造成的人员失踪等问题发生。
针对于此，Nordic继nRF52840后推出更强大的nRF5340，是Nordic的一款低功耗蓝牙旗舰产品，同时也是全球首款配备两个Arm®Cortex®-M33处理器的无线蓝牙SoC，不仅能够满足基本的连接需求，同时还能够做主控，支持QSPI显示屏、智能传感器等。最重要的是，nRF5340支持基于蓝牙到达角（AoA）和蓝牙出发角（AoD）的定位能力。
图：Nordic nRF5340
在长距离方面，Nordic nRF9160也拥有强大的定位技术能力，集成的GPS接收器以及内置的nRF Cloud Location服务支持，结合蜂窝物联网基站定位技术，就可以提供GNSS和LTE多种定位支持。
值得一提的是，nRF9160是Nordic集成度最高的一款蜂窝物联网模组产品，相比市场上主流模组，nRF9160“娇小”的身躯里除了集成了GPS外，还集成了Arm Cortex-M33应用专属处理器、LTE全频调制解调器、射频前端、电源管理系统等一系列必要器件。其中，nRF9160集成的Arm Cortex-M33应用处理器，配置1 MB闪存和256 KB RAM，可使得高级应用开发在单个设备解决方案中成为可能。另外需要强调的则是在半导体产业链整体陷入供应困境的当下，集成了Arm Cortex-M33主控能力的nRF9160能够替代市场常见的外挂MCU，可以使制造商避免因供应链问题造成减产，从而降低制造商生产风险和损失。
智能可穿戴设备厂商的转型挑战
当然，市场上任何快速的发展和变化必定会导致制造商在生产研发成本上的上涨。比如制造商生产的产品需要从基于蓝牙技术到基于蜂窝物联网技术支持，不仅需要从硬件上满足开发需求，同时还需要在软件生态上创造有利条件。而Nordic的优势则在于基于其完全自研的能力所能够提供的“一站式”开发环境，从而避免制造商重复造车。
制造商只要熟悉Nordic的低功耗蓝牙产品的开发，就能够很快复制到蜂窝物联网业务的部署当中去，因为基于Nordic的低功耗蓝牙产品和低功耗蜂窝物联网产品同属于一样的开发环境，这将极大提升制造商开发和研究新产品的进度和周期。
比如Nordic提供的nRF Connect SDK，其中包含了针对蜂窝物联网（NB-IoT/LTE-M）、Bluetooth LE、Thread、Zigbee和蓝牙网状网络堆栈等一系列应用程序、多种应用层协议和丰富的应用参考实例，这针对nRF91系列、nRF52系列和nRF53系列的开发皆可使用。
总而言之，从智能可穿戴设备的发展趋势来看，脱离于智能手机而独自使用的穿戴舒适、个性化、功能丰富的智能可穿戴设备已经成为消费者的“心头好”。作为全球领先的物联网连接方案提供商，Nordic在智能可穿戴设备领域的前瞻布局和多产品矩阵，将持续帮助智能可穿戴设备行业走向发展的深海。
