蓝牙4.0技术简介

2009年的12月，蓝牙技术联盟 (Bluetooth Special Interest Group, SIG)首度先行推出蓝牙4.0版本，并在2010年底，于西雅图正式公布蓝牙核心规格4.0版本的相关数据，蓝牙4.0版本将过去三种蓝牙规格，包括传统蓝牙技术、蓝牙低功耗技术及蓝牙高速技术等三种规格合而为一。除此之外，蓝牙4.0版本可以让设计者选择将距离优化至200英尺以上，特别是对需要较长距离的室内传感器的应用，其低功耗特性为蓝牙技术拓展了新的市场，像是配有钮扣电池的无线装置、传感器、医疗保健、运动与健身、安全、家庭娱乐及智慧电表等市场，值得一提的是，Continua健康联盟已选择蓝牙低功耗技术作为下一个标准版本的低功耗传输技术。 ### 蓝牙4.0技术简介 蓝牙4.0技术是蓝牙技术发展史上的一个重要里程碑，它在2009年12月由蓝牙技术联盟（Bluetooth Special Interest Group, SIG）首次推出，并于2010年底在西雅图正式发布了蓝牙核心规范4.0版本的相关数据。蓝牙4.0版本将过去的三种蓝牙技术标准——传统蓝牙技术、蓝牙低功耗技术以及蓝牙高速技术——统一起来，实现了技术上的融合和突破。 #### 技术融合与突破 蓝牙4.0不仅实现了技术标准的统一，还引入了许多新特性，特别是在低功耗方面取得了显著的进步。这一版本的设计者可以将通信距离优化至200英尺以上，这对于需要较长距离通信的室内传感器应用非常有利。此外，蓝牙4.0的低功耗特性使得它能够进入全新的市场领域，比如配装纽扣电池的无线设备、传感器、医疗保健设备、运动与健身产品、安防系统、家庭娱乐设施以及智能电表等领域。值得注意的是，Continua健康联盟已经选择了蓝牙低功耗技术作为下一代标准版本的低功耗传输技术。 ### 技术细节解析 #### 数据传输 蓝牙4.0支持非常短的数据包（8字节到27字节），并且能够以高达1Mbps的速度进行传输。所有的连接都采用了先进的嗅探性次额定（Sniff Subrating）功能模式，以实现极低的负载循环。 #### 跳频技术 蓝牙4.0版本与其他版本一样，采用了调节性跳频技术，以最小化2.4GHz ISM频段内其他技术的干扰。这种技术还允许高效利用多路径传播的优势，增加了信号的覆盖范围。 #### 主机控制 蓝牙4.0的设计使得控制器具有很高的智能化程度，能够让主机长时间处于休眠状态，只有在主机需要运行时才由控制器激活。由于主机比控制器消耗更多的能量，因此这种设计能够最大限度地节省能源。 #### 延迟 蓝牙4.0版本可以在3毫秒内建立连接，并且能够迅速启动链接器，完成经过认证的数据传输后立即关闭连接。这大大减少了延迟时间，提高了效率。 #### 射程 通过增大调制指数，蓝牙4.0版本的射程可以超过100米。这对于需要较长距离通信的应用来说是非常重要的改进。 #### 稳定性和安全性 蓝牙4.0版本使用24位的循环冗余校验（CRC）来确保数据包在受到干扰时的最大稳定性。此外，它还使用了AES-128加密技术，为数据包提供了高度的加密性和认证度。 #### 拓扑结构 蓝牙4.0版本使用32位的访问地址，在每个从属设备和每个数据包上，这使得数十亿个设备能够同时连接。该技术不仅优化了一对一的连接，还利用星形拓扑实现了多对多的连接。 ### 低功耗技术的重要性 低功耗技术是蓝牙4.0版本的一项重大突破。它具备极低的峰值功耗、平均功耗和待机功耗，这意味着通过使用标准的纽扣电池就足以让设备运行多年。这种技术支持多种设备之间的兼容性，并增强了通信范围。蓝牙4.0版本支持三种应用模式：独立模式（Stand-alone）、双模模式（Dual Mode）以及整合模式。其中，双模模式将蓝牙低功耗功能整合到现有的传统蓝牙控制器中，与传统蓝牙技术共享射频资源和功能，相比于传统蓝牙技术，成本增加较小。 总而言之，蓝牙4.0版本不仅在技术上实现了统一和突破，还在低功耗性能上取得了显著进步，为众多新兴应用领域打开了大门。