蓝牙低能耗(BLE)的其他技术特点

蓝牙无线模块_蓝牙解决方案 2018-11-22 4294

描述

对于已经达到低功耗最佳化，而非最大数据传输率的无线通讯装置而言，蓝牙低能耗(BLE)技术是最适合的技术。其所需的功耗仅有传统蓝牙的百分之一。蓝牙低能耗(BLE)的峰值耗电量最低仅有几个mA，但传统蓝牙却要 40 mA 以上。由於耗电量如此节省，BLE 可透过单一钮扣型电池运作数个月甚至数年，视应用而定。

　　蓝牙低能耗(BLE)达到低功耗的主要原因在於多数时间都关闭其无线电。蓝牙低能耗(BLE)仅会扫描三个信号频道，其无线电仅会在传送或接收数据短丛发时唤醒，且封包小，仅有 8 至 27 八位元组。BLE 亦可超快速建立连线，进一步缩短无线电的开启时间。蓝牙低能耗(BLE)可在最短 3 ms 内传送经过验证的数据，相对地，传统蓝牙则通常需要 1000 ms。

　　在数据传输率上，蓝牙低能耗(BLE)最高的实际数据传输率通常低于 100 kbs。因此蓝牙低能耗(BLE)并不适用於持续数据串流的应用，此类应用须采用传统蓝牙提供高达 3 Mbps 的数据传输率。蓝牙低能耗(BLE)与传统蓝牙亦有其他技术上的差异。主要差异包括，蓝牙低能耗(BLE)采用星状网路拓扑，并在每一个从属装置的各个封包上使用 32 位元存取位址，理论上这可让数十亿个装置在指定时间内达到连线。传统蓝牙的微网 (Piconet) 拓扑则相反，仅限最多八个装置同时连线。

　　 蓝牙低能耗(BLE)的其他技术特点包括：

　　最佳化 GSFK 调变。如同传统蓝牙，蓝牙低能耗(BLE)也采用 GSFK 调变机制。但 BLE 采用更高的调变指数以及 2 MHz 通道达到较低的位元错误率，进而达到更宽广的传输范围。

　　调适性跳频。装置在连线下，BLE 技术采用与传统蓝牙相同的调适性跳频机制。多种无线装置共用 2.4 GHz ISM 频带作业，调适性跳频能减少来自此频带中其他技术的干扰。

　　耐用性。蓝牙低能耗(BLE)在每个封包上使用单一 24 位元循环冗余检查(CRC)，因此能让排针座和资料区侦测单位元错误以及2和4位元错误。采用24位元CRC而非16或32位元 CRC，能让 BLE 的资料有效负载达到最佳化。

　　　严密安全性。蓝牙低能耗(BLE)采用128位元进阶加密系统 (AES-128) 进行加密和验证，此加密系统系美国政府为了保障资料安全而开发。

　　蓝牙 4.1 的另一项重大改进就是双模式能力。感测器或手机配件等装置本身通常会使用 BLE，而智慧型手机和平板装置通常会充当无线分享器，透过 BLE 和传统蓝牙进行通讯。蓝牙核心规格能让此双模式运作成真。基本上，双模式模组会结合传统蓝牙和 BLE 通讯堆叠并允许共用天线。单一和双重模式元件分别归类为 Bluetooth Smart 和 Bluetooth Smart Ready。

　　蓝牙低能耗(BLE)的未来走向

　　从目前的观点来看，BLE 技术已经为需要低功率无线连线的装置提供优异的方案。然而，BLE 的能源效率甚至将变得更高，且蓝牙 4.1 的改进项目将可让此技术更加容易用於设计新一代的无线装置和智慧型物件，进而组成物联网。

　　即使蓝牙 4.1 拥有这些改进项目，但仍可向下相容於传统的装置，包括：

　　支援多重角色。链路层与双模式拓扑的改变能让双模式装置同时当作 Smart Ready 分享器以及 Smart 装置。

　　高效率资料交换。在逻辑链路控制与调适通讯协定 (L2CAP) 中新增连线导向通道，能让 BLE 装置之间的大量资料传输更加有效率，同时减少负担。

　　改善连线。工程师在建立和维护蓝牙连线时将享有更多灵活性，包括自动重新连线。

　 IP 架构连线。新的核心规格新增专用的 L2CAP 通道，打造了IPv6 通讯的技术基础，藉此为物联网铺路。

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