【導(dǎo)讀】藍(lán)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(lán)牙進(jìn)行高度安全的無線通信。由于其功耗與成本較低，藍(lán)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(lán)牙的便捷性以及全球認(rèn)可度，使任何支持藍(lán)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)牙的游戲控制器等。
低功耗藍(lán)牙：
低功耗藍(lán)牙是一種智能、低功耗的藍(lán)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(jìn)一步提高了其智能化程度。
低功耗藍(lán)牙，也可稱其為智能藍(lán)牙，一開始是藍(lán)牙4.0核心規(guī)格的一部分。在被藍(lán)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(jìn)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)牙技術(shù)的產(chǎn)品設(shè)計數(shù)量已遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(lán)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(jìn)行頻繁的重復(fù)配對。低功耗藍(lán)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(jìn)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(lán)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(rèn)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(lán)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(jìn)入大市場的機會。低功耗藍(lán)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(jìn)移動平臺進(jìn)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(lán)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(lán)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(lán)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(lán)牙技術(shù)與傳統(tǒng)藍(lán)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(lán)牙技術(shù)
穩(wěn)定性、安全性與可靠性
低功耗藍(lán)牙技術(shù)使用與傳統(tǒng)藍(lán)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(lán)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(lán)牙技術(shù)已將通道數(shù)量從傳統(tǒng)藍(lán)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(lán)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(rèn)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(lán)牙與低功耗藍(lán)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(lán)牙傳輸具有出色的穩(wěn)定性與可靠性。
連接范圍
低功耗藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)制與傳統(tǒng)藍(lán)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(lán)牙最大功率）實現(xiàn)了高達(dá)300米的連接范圍。
易用性和集成性
低功耗藍(lán)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(jìn)行通信。相比傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)，低功耗藍(lán)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(xì)節(jié)
數(shù)據(jù)傳輸 – 低功耗藍(lán)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(lán)牙使用藍(lán)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(lán)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(lán)牙控制器，因而實現(xiàn)了最大程度的節(jié)能。
時延 – 低功耗藍(lán)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(lán)牙的最大距離達(dá)到100米以上。
穩(wěn)定性 – 低功耗藍(lán)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?fù)浣Y(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?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
傳統(tǒng)藍(lán)牙與低功耗藍(lán)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(lán)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(lán)牙功能，則該應(yīng)用會在用戶走進(jìn)會場時立刻進(jìn)行自動簽到。
低功耗藍(lán)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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