藍牙4.0(4.0藍牙)

藍牙4.0

4.0藍牙一般指本詞條

藍牙4.0是2012年最新藍牙版本,是3.0的升級版本;較3.0版本更省電、成本低、3毫秒低延遲、超長有效連線距離、AES-128加密等;通常用在藍牙耳機、藍牙音箱等設備上。

基本介紹

發展歷程,構成,主要特點,技術細節,優點,存在問題,

發展歷程

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日宣布,正式採納藍牙4.0核心規範(Bluetooth Core Specification Version 4.0 ),並啟動對應的認證計畫。會員廠商可以提交其產品進行測試,通過後將獲得藍牙4.0標準認證。 該技術擁有極低的運行和待機功耗,使用一粒紐扣電池甚至可連續工作數年之久。

構成

藍牙4.0設備通信方案是統一的通信程式平台,主要組成部分包括通信方案所提供的通信類庫,在構建時,採用的是面向對象的思想,運用模組化與組件化技術。藍牙4.0設備通信方案的基本結構體系包括頁面、狀態管理器、快取、類庫等,每個組成部分在系統運行中具有重要作用,能確保應用程式得到有效執行。

主要特點

藍牙4.0是藍牙3.0+HS規範的補充,專門面向對成本和功耗都有較高要求的無線方案,可廣泛用於衛生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領域。
它支持兩種部署方式:雙模式和單模式。雙模式中,低功耗藍牙功能集成在現有的經典藍牙控制器中,或再在現有經典藍牙技術(2.1+EDR/3.0+HS)晶片上增加低功耗堆疊,整體架構基本不變,因此成本增加有限。
單模式面向高度集成、緊湊的設備,使用一個輕量級連線層(Link Layer)提供超低功耗的待機模式操作、簡單設備恢復和可靠的點對多點數據傳輸,還能讓聯網感測器在藍牙傳輸中安排好低功耗藍牙流量的次序,同時還有高級節能和安全加密連線。

技術細節

速度:支持1Mbps數據傳輸率下的超短數據包,最少8個八組位,最多27個。所有連線都使用藍牙2.1加入的減速呼吸模式(sniff subrating)來達到超低工作循環。
跳頻使用所有藍牙規範版本通用的自適應跳頻,最大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線技術的串擾。
主控制:更加智慧型,可以休眠更長時間,只在需要執行動作的時候才喚醒。
延遲:最短可在3毫秒內完成連線設定並開始傳輸數據。
範圍:提高調製指數,最大範圍可超過100米(根據不同套用領域, 距離不同)。
健壯性:所有數據包都使用24-bitCRC校驗,確保最大程度抵禦干擾。
安全:使用AES-128 CCM加密算法進行數據包加密和認證。
拓撲:每個數據包的每次接收都使用32位定址,理論上可連線數十億設備;針對一對一連線最佳化,並支持星形拓撲的一對多連線;使用快速連線和斷開,數據可以再網狀拓撲內轉移而無需維持複雜的網狀網路

優點

藍牙4.0的優勢及現階段ZigBee對藍牙4.0的應對藍牙4.0不僅僅是在3.0+HS的藍牙傳統版本標準上加入了高速傳輸技術,還加入了Wibree標準的低功耗的傳輸技術。顯然,藍牙不再是大家所熟悉的只能用於WPAN[1]的“藍牙”了,而是集傳統藍牙,高速技術及低功耗標準的“三者合一”的藍牙。相比之前的版本,藍牙4.0在功耗、執行速率、安全性、可靠性及不同設備間連結的兼容性上得到了很大的改進。如:
藍牙4.0
藍牙4.0
(1)低功耗:藍牙4.0繼續使用了曾經的Wibree標準,採用了簡單的高斯頻移鍵控(GFSK)調製[5],其擁有非常低的運行功耗及待機功耗,按照藍牙技術聯盟的說法,一顆紐扣電池就能支持帶有藍牙4.0模組的設備工作最少一年的時間,而且它只在需要傳輸數據時才會啟動,其他時間均處於休眠狀態,這大大減少了能量的耗損。
(2)運行速度短:改進後的藍牙4.0的版本啟動速度僅3秒,完全可以忽略。
(3)傳輸速率高:因為藍牙4.0技術可以支持非常短的資料封包,所以其傳輸速率可高達1Mb/s。
(4)在線上快:藍牙4.0的版本僅需要3ms就能完成在線上的建立,同時能用應用程式快速啟動連結器,還能在數毫秒傳輸完被認可的數據後立即關上連線,大大縮短了在線上時間。
(5)穩定度好:藍牙4.0版本使用的是24位的循環重複檢環(CRC),這確保了所有封包在受到干擾時仍能保持最大的穩定性。
毫無疑問,藍牙4.0的誕生給藍牙技術的發展帶來了希望,使其擺脫了“花瓶”的尷尬處境,為其成功奠定了技術上的基礎。

存在問題

1、24Mbps依舊是理論值,定位差
從藍牙最原始的版本開始,其最大都是一個理論值,滿足不了實際的套用,早期的幾個藍牙版本理論速度為1Mbps~10Mbps,但實際的傳輸速度只有10KB/s~25KB/s。如今的4.0版本,傳輸速度的最大值理論是24Mbps,但是實際最大傳輸速度也就只有2.5Mbps左右。就這一點來說,藍牙4.0在傳輸速度上和WiFi相比,依舊有很大的差距。
藍牙4.0(4.0藍牙)
藍牙4.0
2、缺乏獨有套用
藍牙之所以在套用領域有著相當大的局限性,很重要的一點就是沒有具備代表性的套用產品。拿藍牙耳機來說,在藍牙產品中已經是市場面最廣的產品,但它也只是眾多耳機品牌中的很小一部分。
3、依然存在的互通性問題來說,藍牙技術仍然是一項新的技術,一項新的技術在開發過程中難免會有很多問題,例如穩定性,成本,市場的前景。藍牙技術遇到的最大的問題是設備間的互通性,沒有一個真正完整統一的協定,不同的商家對於協定的理解也有很大的不同,這對於針對藍牙技術而開發出來的晶片或者協定棧無法互通,為商家間的交流增加了障礙。為解決這一互通性問題,開發者們應該共同努力,達成一個統一的協定,同時完善藍牙的驗證與測試技術。

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