蓝牙4_0版本带领蓝牙技术开创新局

jimerliu

2009年的12月，蓝牙技术联盟 (Bluetooth Special Interest Group, SIG)首度先行推出蓝牙4.0版本，并在2010年底，于西雅图正式公布蓝牙核心规格4.0版本的相关数据，蓝牙4.0版本将过去三种蓝牙规格，包括传统蓝牙技术、蓝牙低功耗技术及蓝牙高速技术等三种规格合而为一。除此之外，蓝牙4.0版本可以让设计者选择将距离优化至200英尺以上，特别是对需要较长距离的室内传感器的应用，其低功耗特性为蓝牙技术拓展了新的市场，像是配有钮扣电池的无线装置、传感器、医疗保健、运动与健身、安全、家庭娱乐及智慧电表等市场，值得一提的是，Continua健康联盟已选择蓝牙低功耗技术作为下一个标准版本的低功耗传输技术。
蓝牙4.0版本带领蓝牙技术突破PAN的限制
一直以来，蓝牙技术是以短距离无线技术着称，也就是属于PAN (Personal Area Networking)的领域，从原来的基本距离30英尺 (大约10m)的传统蓝牙射频，大幅增加到200英尺。只是这个200英尺的距离并不是标准功能，而是”选择性” (optional) 的功能，新版蓝牙4.0在坚固性、低耗电及低成本等基本功能外，另外提供了许多功能选项，如距离的长度，让设计者自行选择搭配，以使产品具有差异性。
Bluetooth 4.0版本的技术细节
1.数据传输（Data Trans-fers）-蓝牙低功耗技术支持很短的资料封包（8octet～27octet），其传输速度高达1Mbps。所有连接均采用先进的嗅探性次额定（sniff- subrating）功能模式，以实现超低的负载循环（duty cycle）。
2.跳频（Frequency Hopp-ing）-蓝牙低功耗技术和其他版本的蓝牙技术一样都是使用调节性跳频，以尽量减少2.4 GHz ISM波段其他技术的干扰。此技术还允许高效的多路径优势增加链路预算，从而加大射程。
3.主机控制（Host Contr-ol）- 蓝牙低功耗技术设计的高智能控制器，让主机长时间处于休眠状态，并只在主机需要运作时由控制器来启动。因主机较控制器消耗更多的能源，因此这样的设计也节省了最多的能源。
4.延迟（Latency）-蓝牙低功耗技术的联机建立仅需3毫秒（ms）即可完成；同时能以应用程序迅速启动链接器，并以数毫秒的传输速度完成经认可的数
据传递后并立即关闭连结。
5.射程（Range）-调变指数的增大可使低功耗无线技术的射程加大，射程将可超过100m。
6.稳定度（Robustness）-蓝牙低功耗技术使用24位的循环重复检环（CRC），能确保所有封包在受干扰时的最大稳定度。
7.高度安全（Strong Secu-rity）-使用CCM的AES-128完全加密，为数据封包提供高度加密性及认证度。
8.拓墣（Topology）-蓝牙低功耗技术在每个从装置及每个封包上，使用32位的存取地址，让数十亿个装置能被同时链接。此技术不但将一对一的连结优化，同时也利用星状拓朴来完成一对多点的连结。在联机和断线切换迅速的情况下，数据能够在网状拓朴之间移动，但不至于为了维持此网络而显得过于复杂。

低功耗为蓝牙4.0的重点
低功耗技术可说是蓝牙4.0版本的重大突破，具备超低峰值 (Peak)、平均值与待机功耗，透过标准钮扣电池足以使用数年，支持多种设备之间的兼容性，并加强射程。支持很短的数据封包，8octet 至 27octet，其传输速度高达 1Mbps。蓝牙低功耗技术和其他版本的蓝牙技术一样都是使用调节性跳频，以尽量减少 2.4GHz ISM 波段其他技术的干扰。蓝牙低功耗设计主要提供3种应用方案：独立运作模式：(Stand-alone)、双模工作模式(Dual Mode)及整合模式。在双模应用中，蓝牙低功耗的功能会整合至现有的传统蓝牙控制器中，共享传统蓝牙技术既有的射频和功能，相较于传统的蓝牙技术增加的成本更小。除此之外，制造商可利用升级版蓝牙低功耗技术的堆栈，整合目前的蓝牙3.0高速版本、或2.1+EDR等传统蓝牙芯片组，增进传统蓝牙装置的新效能。
另外，低功耗的独立运作芯片组则是一个高度集成的装置，具备轻量的链路层（Link Layer），能在最低成本的前提下，支持低功耗的待机模式、简易的装置发现、可靠的点对多点的数据传输、安全的加密连结等；位于上述控制器中的链路层，适用于网络连接传感器，并确保在无线传输中，皆能透过蓝牙低功耗传输。
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