如果你擁有一輛汽車或一部智能手機(jī),你很可能會(huì)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(duì)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。
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:
1、兩倍速度
2、四倍范圍
3、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。
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(duì)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。
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(cè)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(dòng)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(shì)非常明顯。
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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)端還是嵌入式端,都不可避免會(huì)被廣泛采用!