[科普中國]-藍牙低能耗

藍牙低能耗（Bluetooth Low Energy，或稱Bluetooth LE、BLE，舊商標Bluetooth Smart）也稱低功耗藍牙，是藍牙技術聯盟設計和銷售的一種個人局域網技術，旨在用于醫(yī)療保健、運動健身、信標、安防、家庭娛樂等領域的新興應用。相較經典藍牙，低功耗藍牙旨在保持同等通信范圍的同時顯著降低功耗和成本。

兼容性低功耗藍牙不能向后兼容原有的藍牙協議（下文稱經典藍牙）。

低功耗藍牙與經典藍牙使用相同的2.4GHz無線電頻率，因此雙模設備可以共享同一個天線。低功耗藍牙使用的調變系統更簡單。

品牌2011年，藍牙技術聯盟（SIG）發(fā)表了“藍牙智能”徽標，體現低功耗設備與藍牙設備的兼容性。

具有“藍牙智能就緒”（Bluetooth Smart Ready）標識的外設兼容經典藍牙與低功耗藍牙的雙模。

具有“藍牙智能”（Bluetooth Smart）標識的設備僅支持低功耗藍牙，可以與“藍牙智能就緒”或“藍牙智能”設備通信。

根據2016年5月藍牙技術聯盟的品牌信息，藍牙技術聯盟開始逐步停用“藍牙智能”和“藍牙智能就緒”標識，恢復使用“Bluetooth”圖案標志和文字標識。標志使用新款藍色。

目標市場藍牙技術聯盟的低功耗技術瞄準多個市場，特別是智能家庭、健康、運動健身部分。主要的優(yōu)點包括：

低功耗，使用紐扣電池就可運行數月至數年；

小體積、低成本；

與現有的大部分手機、平板電腦和計算機兼容。

應用藍牙技術聯盟沿用經典藍牙的規(guī)范內容，為藍牙低功耗定義了一些profile，這些profile定義了一個設備在特定應用情景下如何工作。制造商應通過在實現中遵循特定的profile以確保兼容性。一臺設備可以使用多個profile。

當前所有低功耗應用profile都基于通用屬性規(guī)范（GATT）。GATT定義了屬性，作為通用的封裝數據的單位，并定義了如何通過藍牙連接傳輸屬性從而達到傳輸數據的目的。藍牙4.0能夠提供低功耗的較高比特率傳輸。

2014年，CSR（現屬高通一部分）發(fā)布了CSR Mesh協議。CSR Mesh中各設備使用藍牙低功耗進行通信。各設備能夠為其他設備轉發(fā)消息，從而實現網格效應。舉例來說，借助網格的通信能力，使用一臺智能手機就可以關掉整棟建筑的燈光。藍牙技術聯盟已經成立了智能網格（Smart Mesh）研究組，研究并定義用例，納入到標準規(guī)范中。1

健康護理規(guī)范“藍牙低功耗”設備在醫(yī)療領域中有許多規(guī)范?？刁w佳健康聯盟促進了他們與藍牙技術聯盟的合作。

BLP（Blood Pressure Profile）— 用于血壓測量。

HTP（Health Thermometer Profile）— 用于醫(yī)療溫度測量設備。

GLP（Glucose Profile）— 用于血糖監(jiān)測。

CGMP（Continuous Glucose Monitor Profile）

運動和健身規(guī)范運動和健身規(guī)范包括：

BCS（Body Composition Service）

CSCP（Cycling Speed and Cadence Profile）— 用于連接到自行車或健身單車傳感器，測量節(jié)奏和輪速

CPP（Cycling Power Profile）

HRP（心率規(guī)范）

LNP（位置和導航規(guī)范）

RSCP（Running Speed and Cadence Profile）

WSP（Weight Scale Profile）

互聯網連接IPSP（互聯網協議支持規(guī)范）

通用傳感器ESP（環(huán)境感應規(guī)范）

UDS（用戶數據服務）

HID連接HOGP（HID通過GATT規(guī)范）使藍牙低功耗的無線鼠標、鍵盤或其他設備可獲得持久的電池續(xù)航時間。

接近感應“Electronic leash”非常適合為“始終開啟”的設備盡可能延長電池壽命。iBeacon設備的制造商為其設備實現了相應規(guī)范，確保與蘋果公司設備的接近感應功能兼容。

有關的應用程序規(guī)范包括：

FMP — “查找我”規(guī)范 — 允許使用另一個設備讓一個設備發(fā)出提醒。

PXP — 接近度規(guī)范 — 允許接近感應器檢測接近報告器是否在附近。物理接近度可以使用無線電接收器的RSSI值估算，盡管這不是經過絕對校準的距離。一種典型設計是，設備之間的距離超過設定閾值時發(fā)出提醒。

提醒和時間規(guī)范手機提醒狀態(tài)規(guī)范和提醒通知規(guī)范允許客戶端設備接收通知，例如另一臺設備發(fā)來的來電通知。

時間規(guī)范允許客戶端設備設置采用服務器設備的當前時間和時區(qū)信息，例如手表與手機之間的網絡時間。

電池電池服務（Battery Service）報告“電池狀態(tài)”和設備中單個電池或電池組的電量級別。

實現芯片組從2009年年底開始，多家制造商已宣布實現藍牙低功耗集成電路。實現通常采用軟件無線電，以便可以用固件升級實現更新標準。2

硬件當今的移動設備通常發(fā)布同時支持“經典藍牙”和“低功耗藍牙”標準的硬件和軟件。

操作系統iOS 5及更高版本

Windows Phone 8.1

Windows 8及更高版本

Android 4.3及更高版本

BlackBerry 10

Linux 3.4及更高版本，通過BlueZ 5.0

Unison OS 5.2

技術細節(jié)無線電接口“藍牙低功耗”技術采用與“經典藍牙”技術相同的工作頻率（2.400GHz-2.4835GHz - ISM頻帶），但使用另一組信道。不同于經典藍牙的79 1-MHz信道，藍牙低功耗使用40 2-MHz信道。在一個信道內，數據使用高斯頻移調制傳輸，類似經典藍牙的基本速率方案；比特率1Mbit/s，最大發(fā)射功率10mW。。

藍牙低功耗使用跳頻擴頻抵抗窄帶干擾問題。經典藍牙也使用跳頻擴展，但細節(jié)有所不同；因此，FCC和ETSI將藍牙技術分類為一個FHSS方案，藍牙低功耗被分類為一個數字調制技術或直接序列擴頻。

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