【導(dǎo)讀】藍牙技術(shù)憑借其普遍性與簡潔性改變了設(shè)備之間的無線通信。設(shè)備可通過藍牙進行高度安全的無線通信。由于其功耗與成本較低，藍牙在從高速汽車設(shè)備到復(fù)雜醫(yī)療設(shè)備等應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展過程中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
藍牙的便捷性以及全球認可度，使任何支持藍牙的設(shè)備都能通過配對流程與鄰近的其他設(shè)備連接。配對后的設(shè)備可建立全雙工通信，通過被稱為“微微網(wǎng)”的短程專用網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)和語音。微微網(wǎng)最多可連接八臺設(shè)備，其中一臺設(shè)備作為主設(shè)備，其他設(shè)備作為網(wǎng)絡(luò)/微微網(wǎng)內(nèi)的從屬設(shè)備。主設(shè)備作為集線器，從屬設(shè)備通過主設(shè)備互相通信。藍牙技術(shù)的另一大重要特征，就是使用跳頻來減少干擾的影響。
藍牙技術(shù)全雙工通信能力為用戶提供了諸多創(chuàng)新功能，比如連接手機與藍牙音箱、開車時的免提電話、兩臺筆記本電腦之間共享文件以及連接游戲機與支持藍牙的游戲控制器等。
低功耗藍牙：
低功耗藍牙是一種智能、低功耗的藍牙無線技術(shù)。這項技術(shù)通過縮小智能設(shè)備的尺寸、降低其價格與復(fù)雜性進一步提高了其智能化程度。
低功耗藍牙，也可稱其為智能藍牙，一開始是藍牙4.0核心規(guī)格的一部分。在被藍牙技術(shù)聯(lián)盟采納前，它是由諾基亞所設(shè)計的一項短距離無線通訊技術(shù)，其最初的目標(biāo)是提供功耗最低的無線標(biāo)準(zhǔn)，并且專門在低成本、低帶寬、低功耗與低復(fù)雜性方面進行了優(yōu)化。這些設(shè)計目標(biāo)在核心規(guī)格中得以顯現(xiàn)：低功耗藍牙正努力成為一項專為半導(dǎo)體制造商以及低功耗、低成本實際應(yīng)用所設(shè)計的低功耗標(biāo)準(zhǔn)。目前，低功耗藍牙技術(shù)已被廣泛使用，并且只需一粒紐扣電池就能運行很長時間。
雖然低功耗藍牙本身是一項卓越的技術(shù)，而真正令其被廣泛采納的原因，是這項技術(shù)在恰當(dāng)?shù)臅r間作出了適當(dāng)?shù)耐讌f(xié)。 雖然是一項相對新的標(biāo)準(zhǔn)，但已經(jīng)加入低功耗藍牙技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)量已遠遠超過其他無線技術(shù)在相同階段時的產(chǎn)品數(shù)量。
傳統(tǒng)藍牙所面臨的挑戰(zhàn)是電池的快速耗盡以及連接斷開次數(shù)頻繁，因此需要進行頻繁的重復(fù)配對。低功耗藍牙成功地解決了這些問題，而這也是這項技術(shù)能夠得到快速發(fā)展的原因之一。而智能手機、平板電腦與移動計算機設(shè)備的飛速發(fā)展進一步推動了這項技術(shù)的普及。移動行業(yè)巨頭提前積極采納低功耗藍牙更為這項技術(shù)的普及開辟了道路，這轉(zhuǎn)而促使半導(dǎo)體制造商將其有限的資源投入到這項他們認為最有可能長期蓬勃發(fā)展的技術(shù)。
隨著移動設(shè)備和平板電腦市場越加成熟，外界與這些設(shè)備之間的連接需求創(chuàng)造了巨大的增長潛力。這是外圍設(shè)備供應(yīng)商開發(fā)創(chuàng)新設(shè)備，解決消費者甚至在當(dāng)前還沒有意識到的問題的絕佳機會。因此，低功耗藍牙集聚了諸多優(yōu)勢，為靈活的小型產(chǎn)品設(shè)計者創(chuàng)造了憑借相對較低的設(shè)計預(yù)算，以特定功能、富有創(chuàng)意和創(chuàng)新的產(chǎn)品進入大市場的機會。低功耗藍牙還使這些開發(fā)者能夠在今天使用易于獲取的芯片、工具和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計出與任何先進移動平臺進行通信的產(chǎn)品。
特性
最低功耗
從外形設(shè)計到使用方式，一切皆以最低功耗為設(shè)計目標(biāo)。為了減少功耗，低功耗藍牙設(shè)備大部分時間會處于睡眠模式。當(dāng)活動發(fā)生時，設(shè)備會自動被喚醒并且向網(wǎng)關(guān)、個人電腦或智能手機發(fā)送一則短訊。最大/峰值功耗不超過15毫安，平均功耗約為1微安。使用時的功耗被降低到傳統(tǒng)藍牙的十分之一。在使用較少的應(yīng)用中，一粒紐扣電池就能維持5至10年的穩(wěn)定運行。
高成本效益與兼容性
為了兼容傳統(tǒng)藍牙技術(shù)并實現(xiàn)小型電池供電設(shè)備的成本效益，有兩種芯片組可供選擇：
具備低功耗藍牙技術(shù)與傳統(tǒng)藍牙功能的雙模技術(shù)。
以低成本與低功耗為主的專為小型電池供電設(shè)備優(yōu)化的純低功耗藍牙技術(shù)
穩(wěn)定性、安全性與可靠性
低功耗藍牙技術(shù)使用與傳統(tǒng)藍牙技術(shù)相同的自適應(yīng)跳頻 (AFH) 技術(shù)，因而能確保低功耗藍牙能夠在住宅、工業(yè)與醫(yī)療應(yīng)用中的“嘈雜”射頻環(huán)境中維持穩(wěn)定的傳輸。為了最大程度地減少使用AFH的成本與功耗，低功耗藍牙技術(shù)已將通道數(shù)量從傳統(tǒng)藍牙技術(shù)的79個1兆赫茲寬通道減少至40個2兆赫茲的寬通道。
無線共存
藍牙技術(shù)、無線LAN、IEEE 802.15.4/無線個域網(wǎng)以及許多專有的無線電均使用無需認證許可的2.4千兆赫工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ISM）頻帶。由于共享這一無線電波空間的技術(shù)過多，因此無線性能會因干擾所引發(fā)的錯誤修正與重復(fù)傳送而下降（例如延遲時間增加和吞吐量減少等）。在要求嚴(yán)格的應(yīng)用中，可通過頻率規(guī)劃與特殊的天線設(shè)計減少干擾。由于傳統(tǒng)藍牙與低功耗藍牙均使用AFH這項可以最大程度減少其他無線電技術(shù)干擾的技術(shù)，因此藍牙傳輸具有出色的穩(wěn)定性與可靠性。
連接范圍
低功耗藍牙技術(shù)的調(diào)制與傳統(tǒng)藍牙技術(shù)略有不同。這一不同的調(diào)制以10毫瓦分貝的無線芯片組（低功耗藍牙最大功率）實現(xiàn)了高達300米的連接范圍。
易用性和集成性
低功耗藍牙微微網(wǎng)一般基于一臺與多臺從設(shè)備連接的主設(shè)備。微微網(wǎng)中，所有設(shè)備要么是主設(shè)備，要么是從設(shè)備，但無法同時當(dāng)主設(shè)備和從設(shè)備。主設(shè)備控制從屬設(shè)備的通信頻率，而從屬設(shè)備只能根據(jù)主設(shè)備的要求進行通信。相比傳統(tǒng)藍牙技術(shù)，低功耗藍牙技術(shù)所增加的一項新功能就是“廣播”功能。通過這項功能，從設(shè)備可以告知其需要向主設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)。廣播消息還包括活動或測量值。
技術(shù)細節(jié)
數(shù)據(jù)傳輸 – 低功耗藍牙支持以1Mbps速度傳輸?shù)臉O小數(shù)據(jù)包（8個八位字節(jié)到27個八位字節(jié)）。所有連接使用高級低耗電監(jiān)聽模式，從而實現(xiàn)超低工作周期，將功耗降至最低。
跳頻 – 低功耗藍牙使用藍牙技術(shù)通用的自適應(yīng)跳頻技術(shù)將2.4千兆赫ISM頻帶內(nèi)的其他技術(shù)干擾減至最小。高效的多路徑優(yōu)勢增加了鏈路預(yù)算和有效的運行范圍，同時也優(yōu)化了功耗。
主機控制 – 低功耗藍牙具有極具智能化的控制功能。主機可以長時間處于睡眠模式，并且只在主機需要執(zhí)行時才會被控制器喚醒。由于主機處理器的功耗一般高于低功耗藍牙控制器，因而實現(xiàn)了最大程度的節(jié)能。
時延 – 低功耗藍牙支持3毫秒內(nèi)的連接設(shè)置與數(shù)據(jù)傳輸。因此，在短時突發(fā)通信中，應(yīng)用可以在數(shù)毫秒內(nèi)建立連接并且傳輸經(jīng)過驗證的數(shù)據(jù)，然后迅速斷開連接。
距離 – 調(diào)制指數(shù)的增加使低功耗藍牙的最大距離達到100米以上。
穩(wěn)定性 – 低功耗藍牙在所有數(shù)據(jù)包上使用強大的24位 CRC保證最佳的抗干擾能力。
強大的網(wǎng)絡(luò)安全性 – 使用CCM的完整 AES-128加密技術(shù)提供強大的數(shù)據(jù)包加密與驗證，確保通信的安全。
拓撲結(jié)構(gòu) – BLE在從屬設(shè)備的每個數(shù)據(jù)包上使用 32位訪問地址，從而可以連接數(shù)十億臺設(shè)備。這一技術(shù)專為一對一連接而優(yōu)化，同時在一對多連接時將使用星型拓撲結(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)藍牙與低功耗藍牙之間的比較
應(yīng)用
正因為幾乎所有便攜設(shè)備都支持BLE，其完全可以運用到各種行業(yè)的各種新應(yīng)用里。比如在展會上，BLE將可以在以下方面幫助公司更有效地贏得新客戶：
游戲– 通過獎勵展會觀眾利用低功耗藍牙技術(shù)找到安放在某些位置的Beacon，參展方可以吸引到這些觀眾主動走到那些受到冷遇的領(lǐng)域。
贊助 – 通過Beacon向參展觀眾推送通知鼓勵他們在經(jīng)過展會特定區(qū)域時查看附近展位，這可以為向贊助商提供的一項高級服務(wù)，從而實現(xiàn)額外收入。
熱圖 – Beacon可以獲取實時統(tǒng)計數(shù)據(jù)，識別熱點并且通知活動管理者人數(shù)過多從而可能產(chǎn)生安全隱患的地點。
內(nèi)容發(fā)布 – 參會者無需再等待通過電子郵件獲取會議幻燈片。BLE Beacon信標(biāo)可以與會者并且在會議期間或結(jié)束后立即自動發(fā)送幻燈片、電子書和其他材料。
自動簽到 - 活動組織者在會場入口設(shè)置模擬簽到的Beacon，就可以輕松獲得有關(guān)活動或展會參加人數(shù)的信息并且實時查看他們的個人檔案。使用者無需在場。如果用戶下載該應(yīng)用并且在其移動設(shè)備上啟動藍牙功能，則該應(yīng)用會在用戶走進會場時立刻進行自動簽到。
低功耗藍牙已有了一個成熟的生態(tài)圈。開發(fā)者已經(jīng)可以獲得各種能夠加快BLE設(shè)備硬件與軟件開發(fā)速度的芯片與模塊。
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