隨著藍牙低能耗技術(shù)的引入,媒體和市場對其可能性產(chǎn)生了濃厚的興趣。藍牙低功耗技術(shù)也有一些重要的局限性和好處;它與經(jīng)典藍牙技術(shù)完全不同。它是如此不同,以至于需要仔細考慮哪種技術(shù)最適合應(yīng)用需求。
藍牙技術(shù)最初設(shè)計用于包括語音在內(nèi)的連續(xù)流數(shù)據(jù)應(yīng)用,并成功地消除了許多消費者以及工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用中的電線。經(jīng)典藍牙技術(shù)將繼續(xù)在耳機和汽車,工業(yè)控制器和流媒體醫(yī)療傳感器等設(shè)備之間提供強大的無線連接。其中許多連接不適合新的藍牙低功耗技術(shù),但許多其他新應(yīng)用也將如此。
藍牙低功耗技術(shù)于2011年通過藍牙規(guī)范v4.0(藍牙v4.0)推出。憑借其極低的功耗,獨特的特性和新功能,藍牙低能耗技術(shù)實現(xiàn)了經(jīng)典藍牙技術(shù)不實用的新應(yīng)用。醫(yī)療,工業(yè),消費和健身應(yīng)用中的紐扣電池供電的傳感器和執(zhí)行器(也稱為“智能”)現(xiàn)在可以平滑地連接到支持藍牙低能耗技術(shù)的智能手機,平板電腦或網(wǎng)關(guān)(也稱為“智能就緒”) 。藍牙低能耗技術(shù)非常適合需要間歇或定期傳輸少量數(shù)據(jù)的應(yīng)用。
極低的功耗
藍牙低功耗技術(shù)的關(guān)鍵特性是低功耗,可以用小型紐扣電池(如CR2032電池)為小型設(shè)備供電5到10年。
圖1:藍牙低功耗技術(shù)在iPhone 4S中實現(xiàn),通過“App”可以讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到藍牙低功耗設(shè)備( “智能”設(shè)備)。該演示展示了一個connectBlue低能耗模塊,配備溫度傳感器,加速度計和嵌入式應(yīng)用軟件,形成完整的產(chǎn)品/應(yīng)用。
與經(jīng)典藍牙技術(shù)一樣,藍牙低功耗技術(shù)在2.4 GHz ISM頻段運行,并具有類似的射頻(RF)輸出功率。然而,由于藍牙低功耗設(shè)備大部分時間處于睡眠模式并且僅在啟動連接時喚醒,因此功耗可以保持最小。由于實際連接時間僅為幾毫秒,因此功耗保持較低。最大/峰值功耗僅為15 mA,平均功耗僅為1 uA左右。
強大的常見功能
經(jīng)典藍牙技術(shù)的許多功能都繼承了藍牙低功耗技術(shù),包括自適應(yīng)跳頻(AFH),以及邏輯鏈路控制和適配協(xié)議(L2CAP)接口的一部分。
藍牙低能耗技術(shù)還通過簡單的配對模式,安全認證和加密實現(xiàn)相同的鏈路安全性。
這種繼承使藍牙低能耗技術(shù)在惡劣環(huán)境中非常容易設(shè)置,強大且可靠。
限制
低功耗和紐扣電池操作的使用也有其局限性。采用增強型數(shù)據(jù)速率(藍牙v2.1 + EDR)的經(jīng)典藍牙技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率可超過2 Mbps(實際有效載荷),但藍牙低功耗技術(shù)的實際傳輸速率低于100 kbps(實際有效載荷約為1/20) 。因此,當利用率接近連續(xù)傳輸時,流式藍牙低功耗連接將失去大量潛在的功率節(jié)省。
換句話說,某些應(yīng)用程序可以通過藍牙低能耗連接提供更好的服務(wù)。使用情況取決于傳感器所連接的設(shè)備類型。
圖2:在使用流數(shù)據(jù)的藍牙應(yīng)用中,經(jīng)典藍牙技術(shù)是首選,因為它實現(xiàn)了比藍牙低能耗技術(shù)更高的吞吐量。此應(yīng)用就是這樣一種情況,它顯示了建筑環(huán)境中使用的大地測量儀器,由Leica Geosystems提供。
藍牙配置文件支持的差異
藍牙連接的行為 - 無論是經(jīng)典還是低能耗 - 由藍牙配置文件決定設(shè)備已實現(xiàn)。設(shè)備只有在兩者都具有相同的藍牙配置文件時才能連接,并且在經(jīng)典藍牙技術(shù)和藍牙低功耗技術(shù)可用的配置文件之間存在一些重要差異。
在串行端口仿真中可以看到差異的一個很好的例子。經(jīng)典藍牙技術(shù)提供串行端口配置文件(SPP),用于仿真串行數(shù)據(jù)連接。藍牙低能耗技術(shù)在標準規(guī)范v4.0中沒有提供此類支持,盡管像connectBlue這樣的供應(yīng)商可以提供良好的支持。
由于連接模型的不同,許多其他配置文件不提供藍牙低功耗技術(shù)。不屬于藍牙低功耗技術(shù)的經(jīng)典藍牙方案包括耳機(HSP),對象交換(OBEX),音頻分發(fā)(A2DP),視頻分發(fā)(VDP)和文件傳輸(FTP)。
經(jīng)典藍牙技術(shù)藍牙低能耗技術(shù)數(shù)據(jù)有效負載吞吐量(凈)2 Mbps~100 kbps穩(wěn)健性強大范圍高達1000米高達250米本地系統(tǒng)密度強大強大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)弱良好低延遲強大強大的連接設(shè)置速度弱強電力消耗良好非常強大成本良好強 - 表1:經(jīng)典藍牙和藍牙低能耗技術(shù)的比較。
藍牙低功耗技術(shù)是全新的
藍牙低能耗技術(shù)在幾個關(guān)鍵方面是一項全新的技術(shù)。例如,該技術(shù)具有非常高效的發(fā)現(xiàn)和連接設(shè)置,短數(shù)據(jù)包和小型設(shè)備的非對稱設(shè)計。
與經(jīng)典藍牙技術(shù)一樣,藍牙低功耗技術(shù)基于連接到多個從站的主站。但是,在藍牙低功耗技術(shù)中,從屬數(shù)量可能非常大;多大程度取決于實現(xiàn)和可用內(nèi)存。新的“廣告”功能使得從屬設(shè)備可以宣布它具有要傳輸?shù)健皰呙琛钡钠渌O(shè)備的東西?!皬V告”消息還可以包括事件或測量值。
軟件結(jié)構(gòu)也存在差異。在藍牙低能耗技術(shù)中,所有參數(shù)都具有使用屬性協(xié)議訪問的狀態(tài)。屬性表示為描述信號值,表示格式,客戶端配置等的特征。這些屬性和特征的定義及其使用使得可以構(gòu)建許多基本服務(wù)和配置文件,如Proximity,Battery,Automation I/O,Building自動化,照明,健身和醫(yī)療設(shè)備。需要所有這些細微差別,以使實現(xiàn)在不同制造商的設(shè)備之間無縫兼容。
“單?!焙汀半p模” - 這是什么意思?
由于這兩種技術(shù)根本不同,因此實現(xiàn)有以下兩種選擇:
單模設(shè)備:這些設(shè)備是獨立的藍牙低功耗設(shè)備(也稱為“智能”設(shè)備) )針對小型電池供電設(shè)備進行了優(yōu)化,具有低成本和低功耗的特點。由于傳感器資源有限,因此可能無法同時支持這兩種角色。典型的單模設(shè)備例如是心率傳感器。
雙模設(shè)備:這些設(shè)備(也稱為“智能就緒”設(shè)備)包括藍牙低能耗技術(shù)和經(jīng)典藍牙技術(shù)。雙模設(shè)備很少會節(jié)省功耗,因為它們需要支持兩種技術(shù)實現(xiàn);只有單模選項才能實現(xiàn)省電。典型的雙模設(shè)備包括移動電話和PC。
結(jié)論
換句話說,即使兩種技術(shù)在“藍牙”中都有一個共同的名稱,重要的是要了解藍牙的增加低能耗技術(shù)與過去發(fā)布藍牙規(guī)范的新版本不同。對于某些應(yīng)用,“經(jīng)典”是最佳選擇,而對于其他人來說,“低能耗”是最佳選擇。藍牙低能耗技術(shù)并不能取代經(jīng)典藍牙技術(shù) - 它是一款全新的游戲
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基于低能耗藍牙的半雙工語音通信

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