藍(lán)牙技術(shù)概述

說到藍(lán)牙技術(shù)的定義，可能知道它是一種短距離無線通信標(biāo)準(zhǔn)。而多年來，藍(lán)牙SIG已經(jīng)發(fā)布了各種版本的藍(lán)牙規(guī)范。事實上，保持所有不同的藍(lán)牙版本正常運行并非一件易事。以下是藍(lán)牙與藍(lán)牙低功耗的基礎(chǔ)知識：

什么是經(jīng)典藍(lán)牙？

最初的版本，即現(xiàn)今的經(jīng)典藍(lán)牙，是我們熟悉無線連接的基石。一般來說，經(jīng)典藍(lán)牙是指藍(lán)牙4.0之前可用的原始藍(lán)牙技術(shù)–基本速率(BR)、增強數(shù)據(jù)速率(EDR)和放大(AMP)。它在2.4GHz頻段運行超過79個通道，使電話和耳機等設(shè)備能夠形成個域網(wǎng)(PAN)，以短距離傳輸數(shù)據(jù)。

事實上，經(jīng)典藍(lán)牙并不是一個官方術(shù)語。它是對藍(lán)牙SIG定義的原始BR/EDR/AMP技術(shù)套件的便捷參考，展示了該技術(shù)的動態(tài)演變。此外，它最顯著的作用之一是，作為音頻設(shè)備與手機配對的關(guān)鍵。經(jīng)典藍(lán)牙對日常生活越來越重要，特別是隨著智能手機設(shè)備不帶耳機插孔的趨勢持續(xù)發(fā)展。通過經(jīng)典藍(lán)牙連接兩個設(shè)備的過程現(xiàn)在已是一項常見技能。

什么是低功耗藍(lán)牙？

作為藍(lán)牙4.0核心規(guī)范的一部分，低功耗藍(lán)牙(BLE)代表了藍(lán)牙生態(tài)系統(tǒng)中能效的巨大飛躍。BLE也稱為智能藍(lán)牙，與藍(lán)牙SIG共享相同的管理和監(jiān)督。其顯著特點在于其最低的功耗和節(jié)能的睡眠模式。因此，這使得BLE設(shè)備能夠使用小型紐扣電池長時間運行。

BLE與標(biāo)準(zhǔn)藍(lán)牙在相同的2.4GHz頻率范圍內(nèi)運行，但采用獨特的跳頻擴頻(FHSS)方案。雖然BLE與其前身共享相同的無線電頻譜，但其運行數(shù)據(jù)速率約為其一半，從而在節(jié)能和有效通信范圍之間實現(xiàn)了平衡。

從本質(zhì)上講，低功耗藍(lán)牙不僅僅是經(jīng)典藍(lán)牙的簡化版本，而且是一種專門且高效的迭代，可滿足需要節(jié)能無線連接的一系列應(yīng)用。

經(jīng)典藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙：逐個功能比較

以上介紹了藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙的基礎(chǔ)知識，下面就來比較經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙之間的一些關(guān)鍵技術(shù)差異：

電池消耗

雖然與其他無線標(biāo)準(zhǔn)相比，經(jīng)典藍(lán)牙非常節(jié)能，但BLE則進(jìn)一步降低了功耗。經(jīng)典藍(lán)牙具有更高的功率要求，而低功耗藍(lán)牙可以僅依靠單個紐扣電池運行數(shù)年。對于需要持續(xù)低功耗的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，BLE顯然勝出。

數(shù)據(jù)傳輸率

經(jīng)典藍(lán)牙的最大數(shù)據(jù)速率約為3Mbps，而低功耗藍(lán)牙的最高數(shù)據(jù)速率約為1Mbps。然而，BLE的較低速率足以定期傳輸少量數(shù)據(jù)，這是常見的物聯(lián)網(wǎng)用例。經(jīng)典藍(lán)牙的更高吞吐量是以更高功耗為代價的。

延遲

延遲是指數(shù)據(jù)包傳輸成功所需的時間延遲。與經(jīng)典藍(lán)牙的100毫秒相比，低功耗藍(lán)牙實際上實現(xiàn)了約6毫秒的較低延遲時間。因此，BLE可以實現(xiàn)響應(yīng)速度更快的設(shè)備通信，這對于實時物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用至關(guān)重要。

范圍

藍(lán)牙5.0大大增加了藍(lán)牙的最大范圍，達(dá)到約800英尺或240米。但實際上，經(jīng)典藍(lán)牙的典型可靠范圍保持在30m左右，低功耗藍(lán)牙的典型可靠范圍保持在50m左右。在室外視線范圍內(nèi)，BLE最佳范圍可達(dá)150m。盡管藍(lán)牙5.0有所改進(jìn)，但范圍取決于天線設(shè)計和傳輸功率，而不是核心技術(shù)本身之間的差異。

拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

拓?fù)涫侵冈O(shè)備如何在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接和通信。經(jīng)典藍(lán)牙使用簡單的點對點拓?fù)?，其中兩個設(shè)備直接通信。低功耗藍(lán)牙支持點對點以及星型拓?fù)?，其中許多設(shè)備與中央主設(shè)備進(jìn)行通信。此外，BLE還提供從一臺設(shè)備到多臺設(shè)備的廣播以及藍(lán)牙網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。藍(lán)牙LE中的額外拓?fù)溥x項使其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)更加靈活和可擴展，適合物聯(lián)網(wǎng)實施。

經(jīng)典藍(lán)牙和BLE的優(yōu)缺點

由于藍(lán)牙已經(jīng)多樣化為滿足不同需求的標(biāo)準(zhǔn)，因此了解它們各自的優(yōu)勢和局限性非常重要?，F(xiàn)在讓我們總結(jié)一下LE藍(lán)牙與經(jīng)典藍(lán)牙的一些主要優(yōu)點和局限性：

經(jīng)典藍(lán)牙的優(yōu)點

• 更高的吞吐量：經(jīng)典藍(lán)牙具有約3Mbps的更高數(shù)據(jù)傳輸速率，可快速傳輸大文件（如音頻流）。
• 向后兼容性：經(jīng)典藍(lán)牙保持與傳統(tǒng)設(shè)備的向后兼容性，保持與舊配件的連接。
• 成熟的技術(shù)：作為歷史悠久的標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)典藍(lán)牙受益于數(shù)十年的完善和廣泛的兼容性。

經(jīng)典藍(lán)牙的缺點

• 高功耗：由于傳輸和發(fā)現(xiàn)過程中的高功率需求，藍(lán)牙設(shè)備的電池壽命很快就會耗盡。
• 連接速度慢：經(jīng)典藍(lán)牙的延遲約為100毫秒，對于需要快速來回通信的應(yīng)用來說比較滯后。
• 有限的拓?fù)浜瓦B接：經(jīng)典藍(lán)牙僅提供簡單的點對點拓?fù)?，并將從屬連接限制為7個設(shè)備。

低功耗藍(lán)牙的優(yōu)點

• 低功耗：只需一塊小電池即可持續(xù)使用數(shù)月或數(shù)年，非常適合物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備。
• 優(yōu)化延遲：延遲低至6毫秒，可實現(xiàn)響應(yīng)靈敏的控制應(yīng)用。
• 低成本：芯片組和組件的低成本使BLE設(shè)備成本非常低。

低功耗藍(lán)牙的缺點

• 較低的數(shù)據(jù)速率：最大數(shù)據(jù)速率約為1-2Mbps，不適合高帶寬通信，并且遠(yuǎn)低于WiFi/蜂窩網(wǎng)絡(luò)。
• 有限范圍：即使在視線范圍內(nèi)，典型覆蓋范圍也低于200m。
• 環(huán)境影響：墻壁或身體等障礙物會降低性能。

藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙：不同的用例

經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙根據(jù)其功能適合不同的應(yīng)用。正如前所探討的，經(jīng)典藍(lán)牙最常用于無線耳機和揚聲器等音頻設(shè)備，以及設(shè)備之間的文件傳輸。事實上，它是供普通消費者直接使用的，可以輕松購買和使用這些藍(lán)牙設(shè)備。

相比之下，BLE針對商用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，因為其具有低功耗周期性數(shù)據(jù)收集的效率。雖然BLE也用于個人設(shè)備，如專注于數(shù)據(jù)收集的健身追蹤器，但其在醫(yī)療保健監(jiān)視器和工業(yè)環(huán)境中大量使用，用于位置服務(wù)和狀態(tài)監(jiān)測。BLE的低功耗和高效率，使其成為涉及頻繁小數(shù)據(jù)傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)用例的理想選擇。

考慮到上述比較，以下是經(jīng)典藍(lán)牙與低功耗藍(lán)牙的不同用例：

常見的經(jīng)典藍(lán)牙用例包括：

• 流媒體音樂無線耳機和音箱
• 連接無線鍵盤、鼠標(biāo)和打印機
• 車內(nèi)免提通話
• 設(shè)備間文件傳輸
• 通過網(wǎng)絡(luò)共享提供互聯(lián)網(wǎng)連接

低功耗藍(lán)牙針對收集少量傳感器數(shù)據(jù)的緊湊型物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化。常見的BLE用例包括：

• 連接可穿戴健身追蹤器，監(jiān)測步數(shù)，心率等
• 智能家居傳感器，用于溫度、運動等
• 位置信標(biāo)提供鄰近服務(wù)
• 用于狀態(tài)監(jiān)測的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)傳感器網(wǎng)絡(luò)
• 需要低功耗的醫(yī)療保健設(shè)備，例如血糖監(jiān)測儀
• 檢測附近公共汽車/火車的公共交通應(yīng)用

總結(jié)

總之，藍(lán)牙技術(shù)在未來將繼續(xù)發(fā)揮重要作用，通過不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為各種領(lǐng)域的應(yīng)用提供更加便捷、高效的無線連接方案，推動數(shù)字化、智能化進(jìn)程的發(fā)展。