[科普]蓝牙技术:从经典蓝牙到低功耗蓝牙

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[科普]蓝牙技术:从经典蓝牙到低功耗蓝牙

2024-07-12 16:48| 来源: 网络整理| 查看: 265

蓝牙1.0

1.传输速率748~810kbit/s。

2.基本支持立体声,只能单工传输。

3.通信加密方式致使不同厂家模块难以正常通信。

4.主辐设备难以区分。

5.通讯易干扰。

6.Bluetooth技术将2.4GHz的频带划分为79个子频段,而为了适应一些国家的军用需要,Bluetooth 1.0重新定义了另一套子频段划分标准,将整个频带划分为23个子频段作为副标准。

蓝牙2.0(Bluetooth 2.0 +EDR)

1.传输速率约在 1.8Mbit/s~2.1Mbit/s。

2.使用了 EDR,可以增加带宽。EDR 即Enhanced data rate,是蓝牙技术中增强速率的缩写,其特点是大大提高了蓝牙技术的数据传输速率,最大可达3Mbps。EDR可以100%和蓝牙1.2版兼容。

3.数据传输速率为原V1.2的3倍,并降低了功耗,从而延长了电池的使用时间。由于带宽增加,新规范提高了设备同时进行多项任务处理或同时连接多个蓝牙设备的能力,并使传输范围可达100米。

4.开始支持双工模式——即一面作语音通讯,同时亦可以传输档案或者高质素图片。

该版本已作废,作废时间:2014.11.13。

蓝牙3.0(通常写成 Bluetooth 3.0 +HS,发布日期2009.4.21)

1.蓝牙3.0的核心是“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP),这是一种全新的交替射频技术,允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确的射频,允许消费类设备使用标准蓝牙射频和无线局域网射频(WIFI)多重传输。

2.蓝牙3.0的传输速率更高,而秘密就在“802.11”无线协议上。通过集成“802.11 PAL”(协议适应层),蓝牙3.0的数据传输速率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用“802.11 WI-FI”用于实现高速数据传输)。在传输速度上,蓝牙3.0是蓝牙2.0的八倍;3.0版本的蓝牙的有效传输距离为10米。

3.功耗方面,通过蓝牙3.0高速传送大量数据自然会消耗更多能量,但由于引入了增强电源控制(EPC)机制,再辅以“802.11”,实际空闲时功耗会明显降低。

低功耗蓝牙(BLE)

从蓝牙4.0开始,蓝牙技术有了质的飞跃,最主要的来说就是传输距离的提升和功耗的降低。Ble传输距离50~100米。功耗更是达到了uA级别。这也导致了它应用场景的变化,它不在适用于大量的数据传输,而是更广泛应用于实时性和低功耗要求的设备,如传感器,智能手环,酒店锁等;

蓝牙4.0

1 速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。

2 跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。

3 主控制:更加智能,可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。

4 延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。

5 范围:提高调制指数,最大范围可超过100米。

6 健壮性:所有数据包都使用24-bitCRC校验,确保最大程度抵御干扰。

7 安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

8 低功耗:待机时间和通话时都很低。

新时代--蓝牙 5.0

蓝牙5.0是在蓝牙 4.2 基础上进化而来,那么与蓝牙 4.2 相比,它有什么特点了?

蓝牙 5.0 的特色是它能在现有(蓝牙 4.2)的省电模式下,提供超过 4 倍的通讯范围(300 米)和 2 倍的传输速度(2Mbps),8 倍的数据量;蓝牙 5.0 在低功耗方面的表现依旧有着无可匹敌的特性。物联网设备(比如传感器和可穿戴设备)体积一个比一个小,所能容纳的电池容量更是有限。因此,能做到超迷你级别的蓝牙芯片(接收器),而且能比 Wi-Fi 节省 25%到一倍电力的蓝牙 5.0,自然更受小型物联网设备青睐了。而且能快速启动,瞬间连接,而且成本更低

蓝牙的主要功耗

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蓝牙的主要功耗产生就是广播时射频开启的时间内。尖刺的波就是连接事件(Connection events),剩下的Sleeping是睡眠时间,设备在建立连接之后的大多数时间都是处于Sleeping,这种情况下耗电量比较低,而在连接事件(Connection events)中,耗电量就相对高很多,这也是BLE为什么省电的原因之一。

蓝奥声科技拥有自主核心专利技术的“边缘协同感知网络系统技术ECS”就是基于蓝牙技术开发二次,广泛应用于智能家居、智慧工厂等物联网领域。

如何实现低功耗?

1 更短的广播时间

BLE有40个信道,其中只有37,38,39这三个广播信道,也叫作主广播信道。主广播信道最大广播字节31个。其余37个是数据信道也叫作次广播信道,当广播发送大数据包时,就要通过次广播信道,发送长度介于 0-255 字节。当然,为了实现低功耗,蓝牙广播一般在3个主广播信道上各广播一次,每次广播时射频的开启时间也由传统的 22.5ms 减少到 0.6~1.2ms。而传统蓝牙的广播信道有16~32个,所以广播时间比较长。

2 更低的待机功耗

低功耗蓝牙设计了用深度睡眠状态来替换传统蓝牙的空闲状态,在深度睡眠状态下,主机(Host)长时间处于超低的负载循环(Duty Cycle)状态,同时睡眠状态关闭了很多接口,只在需要运作时由控制器来启动,由于主机较控制器消耗的能源更多,因此这样的设计也节省了最多的能源,实现了深度睡眠时,电流3~5uA。

双模蓝牙

市场的需求总是能推动技术的发展,技术又反作用于需求。双模蓝牙就是应运而生的产物。为了满足人们既要传输大数据,又要低功耗的要求,考虑到传统蓝牙和低功耗蓝牙的优劣,我们在一个芯片上运行两种协议栈,或是在PCB板上安装两个蓝牙模块;不同的类型蓝牙处理不同的任务,这样我们既可以近距离传输大数据,也可以远距离发送蓝牙广播,而且能做到低功耗。返回搜狐,查看更多



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