典型藍牙和低功耗藍牙比較


1.      典型藍牙與低功耗藍牙概述

 

         到2013年為止,藍牙芯片應用主要有共有五個版本:1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0,目前最常有的藍牙芯片有2.1/3.0/4.0三種版本。

 

         現階段,國內市場藍牙芯片設備大部分都是用2.0和2.1的版本,有少數設備支持3.0版本,特別是國內60%以上的智能手機都是用安卓系統,而且都以藍牙芯片2.0和2.1的版本為主, 但藍牙3.0的耳機可以往下藍牙2.0和2.1的版本。

 

         2013年藍牙4.0已經走向了商用,在最近智能手機廠商紛紛推出藍牙4.0手機:新款的iPhone 4s、iPhone5以上手機、三星I9100(GALAXY SII)、SurfaceRT、iPhone 4S、魅族MX2、Moto Droid Razr、HTC One X、小米手機2、寶通動感BaoTD、The New iPad、iPad 4、 MacBook。

特別是以外銷為的生產廠商采用低功耗藍牙4.0較多,如:生產用於計步器、心律監視器、智能儀表、傳感器物聯網設置備廠商。

 

         各版本間的區別,作為用戶易體驗到的來講主要有三點,可以分為傳輸速度、傳輸距離和耗電量。

 

 

2.      藍牙4.0簡介

 

         隨着藍牙技術由手機、游戲、耳機、便攜電腦和汽車等傳統應用領域向物聯網、醫療等新領域的擴展,對低功耗的要求會越來越高。4.0版本強化了藍牙在數據傳輸上的低功耗性能。藍牙4.0是2012年最新藍牙版本,是3.0的升級版本;較3.0版本更省電、成本低、3毫秒低延遲、超長有效連接距離、AES-128加密等;通用應用於智能家居,可穿戴設備,醫療保健類智能儀器上。

 

         藍牙4.0已經走向了商用,在最新款的Xperia Z、Galaxy S3、S4、Note2、SurfaceRT、iPhone 5、iPhone 4S、魅族mx2、魅族MX3、Moto Droid Razr、HTC One X小米手機2、The New iPad、iPad 4、 MacBook Air、Macbook Pro以及台商ACER AS3951系列/Getway NV57系列,ASUS UX21/31三星NOTE系列上都已應用了藍牙4.0技術。很多品牌已推出藍牙4.0版本周邊設備,同時支持藍牙4.0 和NFC 的WOOWI HERO、jabra MOTION、WOOWI 泡我等,支持藍牙4.0的音箱有Big jambox、Braven等產品。

 

注意: iOS系統上,BLE設備不需要MFi認證。

        藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日宣布,正式采納藍牙4.0核心規范(Bluetooth Core Specification Version 4.0 ),並啟動對應的認證計划。會員廠商可以提交其產品進行測試,通過后將獲得藍牙4.0標准認證。藍牙4.0有以下特點:

功耗:該技術擁有極低的運行和待機功耗,使用一粒紐扣電池甚至可連續工作數年之久。

速度:支持1Mbps數據傳輸率下的超短數據包,最少8個八組位,最多27個。所有連接都使用藍牙2.1加入的減速呼吸模式(sniff subrating)來達到超低工作循環。

跳頻:使用所有藍牙規范版本通用的自適應跳頻,最大程度地減少和其他2.4GHz ISM頻段無線技術的串擾。

延遲:最短可在3毫秒內完成連接設置並開始傳輸數據。

距離:提高調制指數,最大范圍可超過100米(根據不同應用領域, 距離不同)。

安全:使用AES-128 CCM加密算法進行數據包加密和認證。

拓撲:每個數據包的每次接收都使用32位尋址,理論上可連接數十億設備;針對一對一連接優化,並支持星形拓撲的一對多連接;使用快速連接和斷開,數據可以再網狀拓撲內轉移而無需維持復雜的網狀網絡

 

3.      傳統藍牙

 

BT 2.0

         通常寫成 BT2.0 +EDR。2.0 降低了功耗,使傳輸范圍增加。如果使用 EDR,則可以增加帶寬。可以有(雙工)的工作方式。即一面作語音通訊,同時亦可以傳輸檔案/高質素圖片。

         2004年,Bluetooth SIG 宣布采用藍牙核心規范2.0版本及更高數據傳輸速率(EDR)。新規范使其數據傳輸速率為原v1.2的3倍,並降低了功耗,從而延長電池的使用時間。由於帶寬增加,新規范提高了設備同時進行多項任務處理、或同時連接多個藍牙設備的能力,並使傳輸范圍可達100米。EDR 即Enhanced data rate,是藍牙技術中增強速率的縮寫,其特色是大大提高了藍牙技術的數據傳輸速率,最大可達3Mbps。EDR可以100%和藍牙1.2版兼容。

 

BT 2.1

         BT 2.1+EDR, 進一步減少耗電量,並簡化了設備間的配對過程。2007年, 2.1 耗電量方面則是藍牙2.1改進最大的地方。在藍牙2.0標准中,規定的是每隔0.1秒,手機就需要和藍牙設備進行聯系配對一次,而新版的2.1中澤將這個時間限制延長至0.5秒鍾,無形中變為手機和藍牙設備節省了很多電量,大大提升了續航能力。

 

BT 3.0

         BT 3.0 +HS, 高速傳輸,速率提高到約24Mbps。2009年4月21日, Bluetooth SIG 正式頒布了"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed" (藍牙核心規范3.0版 高速),藍牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP),這是一種新的交替射頻技術,允許藍牙協議棧針對任一任務動態地選擇正確射頻。最初被期望用於新規范的技術包括802.11以及UMB,但是新規范中取消了UMB的應用。

         作為新版規范,藍牙3.0的傳輸速度自然會更高,而秘密就在802.11無線協議上。通過集成"802.11 PAL"(協議適應層),藍牙3.0的數據傳輸率提高到了大約24-25Mbps(即可在需要的時候調用802.11 WI-FI用於實現高速數據傳輸)。,是藍牙2.0的八倍,可以輕松用於錄像機至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機之間的資料傳輸。

         功耗方面,通過藍牙3.0高速傳送大量數據自然會消耗更多能量,但由於引入了增強電源控制(EPC)機制,再輔以802.11,實際空閑功耗會明顯降低。

 

 

4.      傳統藍牙與BLE對比分析

 

         下面是對比表:

        

       技術規范

     典型藍牙BT

   低功耗藍牙BLE

    無線電頻率

      2.4GHz

      2.4GHz

        距離

        10米

      最大100米

 發送數據所需時間

      100ms

       <3ms

     響應延時

      約100ms

       6ms

      安全性

64/128-bit及用戶自定義的應用層

128-bitAES及用戶自定義的應用層

         能耗

    100%(ref)

 

 

        1%-50%

 空中傳輸數據速率

      1-3Mb/s

       1Mb/s

 

      主要用途

手機,游戲機,耳機,stereo audio streaming,

汽車和PC等

 

手機,游戲機,PC,表,體育健身,醫療保健,智能穿戴設備,汽車,家用電子等

 


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