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蓝牙技术

蓝牙低功耗技术应用


由于应用领域的广泛,传统蓝牙技术已经为广大消费者熟知,随着蓝牙技术的不断演进和发展,2010年6月30日,蓝牙产业联盟正式发布了带有蓝牙低耗能技术这一标识性功能的蓝牙核心规范4.0版版本。时隔一年,蓝牙产业联盟陆续发布了一系列基于蓝牙低耗能技术的服务和配置文件标准及其测试规范。

那么,什么是低耗能技术?低耗能技术有哪些不同于传统蓝牙技术的服务和配置文件?低耗能技术能给我们的生活带来什么?蓝牙低耗能技术的应用现状和前景如何?本文将一一进行阐述。

一、什么是蓝牙低耗能技术

低耗能技术是蓝牙核心规范4.0版本的最显著特点。总体而言,蓝牙低耗能技术与蓝牙的基本速率(BasicRate)技术类似,工作于2.4 GHz免许可频段,使用跳频扩频技术(FHSS),最大传输速率为1 Mbit/s,只是在带宽和跳频机制上进行了参数调整,传统蓝牙技术使用79个1 MHz带宽的信道进行随机跳频,低耗能技术则是使用40个中心频率间隔为2 MHz的信道,其中3个信道专用于广播信道扫描,从而提高连接速度并降低功耗,随机跳频则使用其它的37个信道,并且引入了FDMA和TDMA两种复用接入方案。

一直以来,蓝牙技术以其鲁棒性、低功耗、低成本等特点而著称,而蓝牙低耗能技术通过引入“设备过滤流程”(Device Filtering Procedure)这项关键性机制,让低耗能设备尽可能保持在连接断开或者深度休眠状态,进一步降低设备功耗,使得蓝牙技术可以应用到使用纽扣电池的更小型设备中,减少频繁更换电池的烦恼。

二、蓝牙基于通用属性配置文件(GATT)的结构

传统蓝牙技术的配置文件均构建于通用接入配置文件(GAP)之上,而新发布的蓝牙低耗能配置文件和服务皆构建于4.0标准新引入的GATT协议之上。GATT定义了低耗能配置文件的数据交换结构,包括通用的操作和流程,以及数据传输的架构,是基于GATT配置文件实现的框架基础。另外,GATT还被用于服务发现操作,而服务发现是建立蓝牙连接的前提条件,因此,GATT是低耗能设备必须实现的配置文件。

三、蓝牙低功耗配置文件和服务简介

在蓝牙低耗能标准推出1年之后,经过蓝牙技术标准研究人员的多次修订,蓝牙产业联盟陆续发布了一系列针对蓝牙低耗能技术的服务和配置文件标准。与传统蓝牙技术一样,低耗能技术的不同应用仍然体现在不同的配置文件之上。

目前最新的配置文件和服务标准发布于2011年10月25日,随着低耗能技术应用的范围拓展,将来还会发布新的配置文件和服务。在新发布的蓝牙低耗能配置文件中,有一部分配置文件可以同时在传统蓝牙和低耗能蓝牙芯片上实现,这些配置文件使得传统蓝牙和低耗能蓝牙设备之间可以在某些应用中协同工作。

在蓝牙4.0的标准中,首次出现了服务(Service)的概念,它定义了设备实现某个特定功能时使用的数据集合及其相关的行为。一项服务可以应用于多个配置文件,同时,一个配置文件在实现其基本服务的基础上,也可以使用多项服务。例如DIS服务可以应用于几乎所有配置文件;HTP配置文件在实现HTS这个基础服务之后,还可以选择性的支持DIS,IAS等其它多项服务。

四、蓝牙低耗能技术应用现状及前景展望

由于低耗能技术的出现,大大减少了蓝牙技术的功耗,使得蓝牙不再局限于消费电子产品应用上,更可以作为传感器网络中的感知层和互联网之间的传输介质。这势必带动蓝牙技术应用的一场革命,应用的广度和深度都会有空前的发展,例如农业的大棚,现代建筑中的水表、电表、温湿度计,消费医疗保健设备,运动健身设备,智能家居自动化方案,远程控制方案等等都可以应用蓝牙低耗能技术。而实现这些功能的蓝牙载体也更加多样化,包括手机、计算机、车钥匙、手表等。本文给出的车辆低耗能蓝牙系统只是低耗能技术应用的一个简单的场景,通过这一场景,读者可以对蓝牙低耗能技术的应用有一个更加直观的认识,并从中了解蓝牙技术新的应用场景以及未来发展的方向。

但是,由于蓝牙低耗能相关服务和配置文件的规范以及测试规范都刚刚出台,目前还没有蓝牙低耗能产品完成蓝牙产业联盟的认证,因此还没有低耗能设备出现在市场。但由于蓝牙低耗能技术具有应用广泛、成本低廉、互操作性好、使用便利等诸多优点,相信不久的将来大量蓝牙低耗能产品和应用解决方案将会进入市场。预计,手表还有穿戴式的装置将是蓝牙低耗能发展最快的应用。

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