在過去十年中，經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)成功地減少了耳機，計算機鼠標(biāo)，鍵盤以及工業(yè)和醫(yī)療串行和以太網(wǎng)電纜中的電線使用。現(xiàn)在，它正在向市場推出一種新的更小尺寸的藍(lán)牙技術(shù)，該技術(shù)針對智能手機配件，互聯(lián)網(wǎng)連接設(shè)備以及工業(yè)和醫(yī)療行業(yè)中使用的小型設(shè)備。這項新技術(shù)名為藍(lán)牙低能耗技術(shù)。

藍(lán)牙低功耗技術(shù)是否只是另一種無線技術(shù)？在許多方面，答案是肯定的。但是，超低功耗，幾個新功能的獨特組合以及藍(lán)牙低能耗技術(shù)將集成到大多數(shù)手持設(shè)備中的事實使得該技術(shù)特別適合于一些新的和強大的應(yīng)用程序。微軟和蘋果都宣布藍(lán)牙低功耗技術(shù)將集成到其操作系統(tǒng)的下一個版本中。

藍(lán)牙SIG預(yù)測藍(lán)牙低能耗技術(shù)將在短短幾年內(nèi)在數(shù)十億產(chǎn)品中實施：

手機配件》 10億

智能能源（計數(shù)器和顯示器） ~1億

家庭自動化》 5億

健康，健康，運動和健康健身》 10億

輔助生活》 50億

動物標(biāo)記?數(shù)十億

P2P智能交通系統(tǒng)》 10億

工業(yè)自動化/M2M》 10億

智能手機，PAD和筆記本電腦的高容量和集成確保了具有吸引力的定價和芯片組的長期可用性。

藍(lán)牙低功耗技術(shù)特點

藍(lán)牙低功耗技術(shù)是藍(lán)牙核心規(guī)范4.0（藍(lán)牙v4.0）的標(biāo)志性功能，并繼承了經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)的多項技術(shù)特性。繼承特征的示例包括具有自適應(yīng)跳頻（AFH）的藍(lán)牙無線電以及邏輯鏈路控制和適配協(xié)議（L2CAP）接口。這種繼承使得該技術(shù)在惡劣環(huán)境中非常容易設(shè)置，穩(wěn)健可靠。

然而，在其他領(lǐng)域，它是一項全新的技術(shù)。例如，該技術(shù)具有非常高效的發(fā)現(xiàn)和連接設(shè)置，短封裝和小型設(shè)備的非對稱設(shè)計。

最低功耗

從物理設(shè)計到用戶場景的所有設(shè)計都旨在將功耗降至最低。為了將功耗降至最低，藍(lán)牙低功耗設(shè)備在大多數(shù)時間保持睡眠模式。當(dāng)事件發(fā)生時，設(shè)備喚醒并將短消息傳送到網(wǎng)關(guān)，PC或智能手機。最大/峰值功耗小于15 mA，平均功耗約為1μA。換句話說，功耗降低到Classic Bluetooth能耗的十分之一。因此，紐扣電池CR2032可以使用5 - 10年。

具有成本效益和向后兼容性

為了向經(jīng)典藍(lán)牙提供向后兼容性，同時為小型電池供電設(shè)備提供成本效益，有以下兩種芯片組類型：

雙模技術(shù)，包括藍(lán)牙低功耗和經(jīng)典藍(lán)牙功能。

獨立藍(lán)牙低功耗技術(shù)，針對小型電池供電設(shè)備進(jìn)行了優(yōu)化，成本低，功耗低。

圖1：藍(lán)牙低功耗芯片組有兩種版本。

穩(wěn)健性，安全性和可靠性

藍(lán)牙低能耗技術(shù)與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)一樣使用AFH技術(shù)，以便在惡劣的環(huán)境中實現(xiàn)強大的傳輸，工業(yè)和醫(yī)療應(yīng)用就是這種情況。為了最大限度地降低成本和能耗，藍(lán)牙低功耗技術(shù)將通道數(shù)量減少到40個2 MHz寬的通道，而不是經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)中的79個1 MHz寬通道。

圖2：藍(lán)牙低功耗技術(shù)使用40個通道而不是經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)的79個通道。

無線共存

多種無線技術(shù) - 藍(lán)牙技術(shù)，無線局域網(wǎng)，IEEE 802.15.4/ZigBee和各種專有無線電 - 使用免許可證的2.4 GHz工業(yè)科學(xué)醫(yī)療（ISM）頻段。由于在相同的無線電空間中有如此多的技術(shù)，由于需要重傳，很容易導(dǎo)致過度擁擠的無線電環(huán)境降低無線性能。在要求苛刻的應(yīng)用中，通過頻率規(guī)劃和特殊天線解決方案減少了干擾。 AFH不僅使藍(lán)牙傳輸穩(wěn)健可靠，而且還考慮了其他無線技術(shù)的傳輸。

圖3：37個數(shù)據(jù)通道中的三個廣告通道以及九個數(shù)據(jù)通道位于無線LAN使用的通道之間。

連接范圍

藍(lán)牙低功耗技術(shù)與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)的調(diào)制略有不同。這種調(diào)制差分可提供高達(dá)300米的范圍和10 dBm無線芯片組。

易用性和集成

藍(lán)牙低功耗解決方案通常基于連接到多個從站的主站。設(shè)備可以是主設(shè)備，也可以是從設(shè)備，但絕不是兩者兼而有之。主設(shè)備控制允許從設(shè)備通信的頻率，從設(shè)備僅通過主設(shè)備的請求進(jìn)行通信。

與經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)相比，新的藍(lán)牙低功耗特性是“廣告”功能。設(shè)備（充當(dāng)從設(shè)備）可以通過這種方式宣布它有一些東西要傳輸給主設(shè)備。廣告消息還可以包括事件或測量值。

圖4：廣告客戶定期發(fā)送消息，并且一旦建立連接，將始終是從屬服務(wù)器。掃描儀已準(zhǔn)備好接收廣告消息和連接請求，并且一旦建立連接，它將始終是主設(shè)備。

軟件結(jié)構(gòu)

藍(lán)牙低功耗技術(shù)中的所有參數(shù)都具有使用屬性協(xié)議訪問的狀態(tài)。所有屬性都表示為描述信號值，表示格式，客戶端配置等的特征。例如，電池可能具有以下特征：

級別：0-100％

狀態(tài)：NOT_USED，CHARGING，RECHARGE_COMPLETE，DISCHARGING，CRITICAL_REPLACE_NOW，RECHARGE_NOW

在通用屬性配置文件（GATT）服務(wù)組中，功能和聲明匯集在一起。在通用訪問配置文件（GAP）連接中，描述了可發(fā)現(xiàn)，可連接和綁定等。通過這些屬性，可以構(gòu)建許多基本服務(wù)和配置文件。基本服務(wù)和配置文件的一些示例包括：

Proximity

查找我

時間

電池

自動化I/O

樓宇自動化（溫度，溫控器，濕度）

照明（開/關(guān)開關(guān)，調(diào)光器）

遙控器

健身（計步器，心跳監(jiān)測器）

醫(yī)療器械（血糖儀，體積計儀器等）

用戶實例

基于上述藍(lán)牙低能耗功能，該技術(shù)非常適用于信號狀態(tài)轉(zhuǎn)換有用的應(yīng)用。

示例1：基于挪威泵站的商用設(shè)備的遠(yuǎn)程控制器，由ABB產(chǎn)品運行。

基于iPhone或Android智能手機的便攜式HMI設(shè)備能夠從設(shè)備（PLC，照明設(shè)備，加熱器等）讀取/寫入變量，并可替換當(dāng)前使用的應(yīng)用程序的獨特遠(yuǎn)程控制單元各種用戶應(yīng)用程序。較新的智能手機提供了以前無法實現(xiàn)的額外機會;例如，互聯(lián)網(wǎng)連接備件清單，用戶說明，演示和報警列表，趨勢曲線等。

示例2：基于IO單元的遠(yuǎn)程控制器。

兩個設(shè)備之間的簡單數(shù)據(jù)交換（IO傳輸），如PLC和IO設(shè)備/簡單的HMI面板，無需人工智能。數(shù)字和模擬信號從一側(cè)鏡像到另一側(cè)。

示例3：數(shù)據(jù)采集

藍(lán)牙低功耗網(wǎng)關(guān)在特定時間間隔內(nèi)讀取傳感器值，或者從設(shè)備在事件發(fā)生時傳輸傳感器值（如作為具體的溫度和時間間隔）。藍(lán)牙低功耗節(jié)點可以包括用于計算和邏輯以及存儲歷史值的軟件。

示例4：設(shè)備訪問。

需要快速安全連接的用例是將移動設(shè)備（如iPhone，Android或Windows Mobile設(shè)備）用作訪問特定PC或計算機的密鑰。此功能還可以與接近功能結(jié)合使用，并基于無線電信號強度指示（RSSI）值，該值監(jiān)視用戶是否在實際機器或門附近。由于RSSI值/到設(shè)備的距離是可配置的，因此可以根據(jù)到設(shè)備的距離來接通訪問。

示例5：跟我來。

Follow me是鄰近功能的反向功能，可用于在設(shè)備移動距離其他設(shè)備太遠(yuǎn)時向人員或機器發(fā)出警報。

示例6：資產(chǎn)管理。

由于設(shè)備維護(hù)需求不斷增加，對設(shè)備信息的興趣也在增長。在藍(lán)牙低功耗節(jié)點中，可以存儲有關(guān)設(shè)備類型，運行時間，最后檢查和潛在過載的信息。當(dāng)操作員非常靠近設(shè)備時，可以訪問該信息。

藍(lán)牙低功耗技術(shù)是一款功能強大的“app”推動器，它將改變我們體驗無線應(yīng)用的方式。由于該技術(shù)幾乎在所有較小的移動設(shè)備中實施，因此不再需要開發(fā)特定的手持操作設(shè)備，并且附加的數(shù)據(jù)/知識交換可能性是無限的。

關(guān)于藍(lán)牙低能耗技術(shù)的簡短事實：

經(jīng)濟(jì)高效的獨立解決方案

多家供應(yīng)商保證有吸引力的價格和長期可用性

堅固可靠

長距離可能性

與其他無線技術(shù)共存

高局部密度

快速連接

低延遲

簡單的星型類型

超低功耗