藍(lán)牙5是什么?

如果你擁有一輛汽車或一部智能手機(jī)，你很可能會在生活中至少使用過一次藍(lán)牙。藍(lán)牙無處不在：揚(yáng)聲器、無線耳機(jī)、汽車、可穿戴設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備、甚至鞋子!

藍(lán)牙設(shè)備有兩種：一種稱為經(jīng)典藍(lán)牙(用于無線揚(yáng)聲器、汽車信息娛樂系統(tǒng)和耳機(jī))，另一種被稱為低功耗藍(lán)牙(BLE)。

BLE在功耗至關(guān)重要的應(yīng)用(例如電池供電設(shè)備)以及少量數(shù)據(jù)不經(jīng)常傳輸(例如傳感器應(yīng)用)中更為突出。

這兩種藍(lán)牙設(shè)備互不兼容(即使它們品牌相同甚至規(guī)格文檔相同)，經(jīng)典藍(lán)牙設(shè)備無法直接與低功耗藍(lán)牙設(shè)備通信。不過市場上還有一種雙模藍(lán)牙設(shè)備，即同時(shí)支持低功耗藍(lán)牙和經(jīng)典藍(lán)牙。

由于許多物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)涉及小型設(shè)備和傳感器，因此在物聯(lián)網(wǎng)中，低功耗藍(lán)牙(BLE)已成為兩者中較為常見的協(xié)議(相對于經(jīng)典藍(lán)牙)。 2016年12月，藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)背后的管理機(jī)構(gòu)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)發(fā)布了藍(lán)牙5.0版。 此版本中引入的大部分增強(qiáng)功能和特性集中在低功耗藍(lán)牙上。

[[237249]]

藍(lán)牙5.0有哪些新功能?

那么，與以前的版本相比，藍(lán)牙5.0有什么新功能?

三個(gè)主要功能：

• 兩倍速度
• 四倍范圍
• 八倍廣告消息容量

讓我們仔細(xì)研究其中每一個(gè)，看看可以利用它們哪些潛在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

1. 兩倍速度

在較早版本藍(lán)牙(4.2和更早版本)中，低功耗藍(lán)牙(BLE)的數(shù)據(jù)速率設(shè)置為固定1Mbps。在藍(lán)牙5.0中，引入了一種數(shù)據(jù)速率為2Mbps的新模式。這種新的數(shù)據(jù)速率還提供了一些額外好處：

• 由于在較短時(shí)間內(nèi)傳輸相同數(shù)量數(shù)據(jù)，因此降低了功耗。
• 由于減少了無線電接通時(shí)間，改善了無線共存。

使用2Mbps模式一個(gè)缺點(diǎn)是它具有減小傳輸范圍的潛在可能，因?yàn)檩^高的速度導(dǎo)致接收端無線電靈敏度降低。但是，對于為了得到更高數(shù)據(jù)傳輸速度而犧牲一點(diǎn)范圍的應(yīng)用，有些應(yīng)用場景是可以接受的。

與其他低功耗無線協(xié)議(例如ZigBee、Z-Wave、Thread)相比，BLE提供更高的數(shù)據(jù)速率，即使在原始的1 Mbps數(shù)據(jù)速率下也是如此。隨著新高速模式(2 Mbps)的加入，更多潛在的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用變得更加可行。例子包括視頻流、音頻流和突發(fā)大數(shù)據(jù)傳輸，例如圖像。

2. 四倍范圍

藍(lán)牙5.0還引入了一種遠(yuǎn)程模式，該模式利用一種稱為前向糾錯(cuò)(FEC)的糾錯(cuò)技術(shù)。FEC允許接收器從噪聲和干擾引起的錯(cuò)誤中恢復(fù)數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)，接收器可以利用數(shù)據(jù)中的冗余來恢復(fù)最初發(fā)送的數(shù)據(jù)，而不是要求重發(fā)數(shù)據(jù)。

此遠(yuǎn)程模式稱為編碼PHY模式。使用這種新模式的明顯好處是增加了傳輸范圍，缺點(diǎn)是由此帶來平均功耗增加和傳輸速率降低(125 kbps或500kbps，這取決于所使用的編碼方案)。

在遠(yuǎn)程模式下進(jìn)行測試時(shí)，已記錄可以遠(yuǎn)至800米的視距范圍。這使得在諸如需要與數(shù)百米之外設(shè)備通信的應(yīng)用使用BLE成為可能。例如遠(yuǎn)程遙控設(shè)備，家庭自動化和工業(yè)應(yīng)用。

藍(lán)牙5.0將把通信距離提高至原來的四倍。這意味著BLE技術(shù)終于可用在智能家居里面了，用戶可以通過BLE來控制家里的智能產(chǎn)品，從智能燈泡到智能鎖，現(xiàn)在一家之中的智能設(shè)備都可以用BLE來連接。相比耗電量巨大的WiFi技術(shù)，BLE用于智能家居產(chǎn)品的優(yōu)勢非常明顯。

3. 八倍廣告消息容量

在低功耗藍(lán)牙(BLE)中，設(shè)備可以運(yùn)行三種主要狀態(tài)，它是廣告、掃描或連接。要連接兩個(gè)低功耗藍(lán)牙設(shè)備，一個(gè)設(shè)備必須廣告，另一個(gè)設(shè)備必須掃描，然后啟動連接。廣告本質(zhì)上涉及廣告分組，這允許另一個(gè)掃描設(shè)備發(fā)現(xiàn)它們，經(jīng)過廣告分組允許后，則掃描設(shè)備可以決定啟動連接。

在早期版本的藍(lán)牙中，廣告數(shù)據(jù)有效載荷大小上限為31個(gè)字節(jié)。 在藍(lán)牙5.0中，引入了一種新的廣告模式：擴(kuò)展廣告。擴(kuò)展廣告允許每個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送最多255個(gè)字節(jié)的有效負(fù)載數(shù)據(jù)，而不是原始的31個(gè)字節(jié)限制。

廣告在所有低功耗設(shè)備中均可使用，但是利用這種狀態(tài)的一個(gè)突出應(yīng)用是信標(biāo)技術(shù)。信標(biāo)設(shè)備保持廣告狀態(tài)，并簡單地廣告數(shù)據(jù)以供其他人瀏覽和讀取數(shù)據(jù)。隨著藍(lán)牙5廣告數(shù)據(jù)容量的增加，信標(biāo)現(xiàn)在可以傳輸更多的數(shù)據(jù)，解鎖更多新的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用和用途。

結(jié)論

正如我們所看到的，藍(lán)牙5.0引入了一些可應(yīng)用于廣泛潛在的物聯(lián)網(wǎng)功能。但是，有幾個(gè)幾個(gè)關(guān)鍵要點(diǎn)需要注意：

• 根據(jù)藍(lán)牙官方規(guī)范，新的遠(yuǎn)程和高速模式只是可選功能，因此，聲稱支持藍(lán)牙5的芯片組或設(shè)備可能不支持這兩種新模式。
• 為了能夠利用這些新功能，兩個(gè)彼此通信的BLE設(shè)備需要支持藍(lán)牙5并支持感興趣的功能。例如，為了能夠利用遠(yuǎn)程模式在傳感器設(shè)備和智能手機(jī)之間長距離傳輸傳感器數(shù)據(jù)，傳感器設(shè)備和智能手機(jī)都需要支持藍(lán)牙5和遠(yuǎn)程模式。
• 智能手機(jī)仍然很難支持藍(lán)牙5及其新特性。即使新硬件支持，它的API也需要允許移動開發(fā)人員使用這些功能。

不過，盡管如此，藍(lán)牙5 引入潛在的新物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，無論是在移動端還是嵌入式端，都不可避免會被廣泛采用!