藍牙技術概述

說到藍牙技術的定義，可能知道它是一種短距離無線通信標準。而多年來，藍牙SIG已經發布了各種版本的藍牙規范。事實上，保持所有不同的藍牙版本正常運行并非一件易事。以下是藍牙與藍牙低功耗的基礎知識：

什么是經典藍牙？

最初的版本，即現今的經典藍牙，是我們熟悉無線連接的基石。一般來說，經典藍牙是指藍牙4.0之前可用的原始藍牙技術–基本速率(BR)、增強數據速率(EDR)和放大(AMP)。它在2.4GHz頻段運行超過79個通道，使電話和耳機等設備能夠形成個域網(PAN)，以短距離傳輸數據。

事實上，經典藍牙并不是一個官方術語。它是對藍牙SIG定義的原始BR/EDR/AMP技術套件的便捷參考，展示了該技術的動態演變。此外，它最顯著的作用之一是，作為音頻設備與手機配對的關鍵。經典藍牙對日常生活越來越重要，特別是隨著智能手機設備不帶耳機插孔的趨勢持續發展。通過經典藍牙連接兩個設備的過程現在已是一項常見技能。

什么是低功耗藍牙？

作為藍牙4.0核心規范的一部分，低功耗藍牙(BLE)代表了藍牙生態系統中能效的巨大飛躍。BLE也稱為智能藍牙，與藍牙SIG共享相同的管理和監督。其顯著特點在于其最低的功耗和節能的睡眠模式。因此，這使得BLE設備能夠使用小型紐扣電池長時間運行。

BLE與標準藍牙在相同的2.4GHz頻率范圍內運行，但采用獨特的跳頻擴頻(FHSS)方案。雖然BLE與其前身共享相同的無線電頻譜，但其運行數據速率約為其一半，從而在節能和有效通信范圍之間實現了平衡。

從本質上講，低功耗藍牙不僅僅是經典藍牙的簡化版本，而且是一種專門且高效的迭代，可滿足需要節能無線連接的一系列應用。

經典藍牙與低功耗藍牙：逐個功能比較

以上介紹了藍牙與低功耗藍牙的基礎知識，下面就來比較經典藍牙和低功耗藍牙之間的一些關鍵技術差異：

電池消耗

雖然與其他無線標準相比，經典藍牙非常節能，但BLE則進一步降低了功耗。經典藍牙具有更高的功率要求，而低功耗藍牙可以僅依靠單個紐扣電池運行數年。對于需要持續低功耗的物聯網應用，BLE顯然勝出。

數據傳輸率

經典藍牙的最大數據速率約為3Mbps，而低功耗藍牙的最高數據速率約為1Mbps。然而，BLE的較低速率足以定期傳輸少量數據，這是常見的物聯網用例。經典藍牙的更高吞吐量是以更高功耗為代價的。

延遲

延遲是指數據包傳輸成功所需的時間延遲。與經典藍牙的100毫秒相比，低功耗藍牙實際上實現了約6毫秒的較低延遲時間。因此，BLE可以實現響應速度更快的設備通信，這對于實時物聯網應用至關重要。

范圍

藍牙5.0大大增加了藍牙的最大范圍，達到約800英尺或240米。但實際上，經典藍牙的典型可靠范圍保持在30m左右，低功耗藍牙的典型可靠范圍保持在50m左右。在室外視線范圍內，BLE最佳范圍可達150m。盡管藍牙5.0有所改進，但范圍取決于天線設計和傳輸功率，而不是核心技術本身之間的差異。

拓撲結構

拓撲是指設備如何在網絡內連接和通信。經典藍牙使用簡單的點對點拓撲，其中兩個設備直接通信。低功耗藍牙支持點對點以及星型拓撲，其中許多設備與中央主設備進行通信。此外，BLE還提供從一臺設備到多臺設備的廣播以及藍牙網狀網絡。藍牙LE中的額外拓撲選項使其網絡架構更加靈活和可擴展，適合物聯網實施。

經典藍牙和BLE的優缺點

由于藍牙已經多樣化為滿足不同需求的標準，因此了解它們各自的優勢和局限性非常重要。現在讓我們總結一下LE藍牙與經典藍牙的一些主要優點和局限性：

經典藍牙的優點

• 更高的吞吐量：經典藍牙具有約3Mbps的更高數據傳輸速率，可快速傳輸大文件（如音頻流）。
• 向后兼容性：經典藍牙保持與傳統設備的向后兼容性，保持與舊配件的連接。
• 成熟的技術：作為歷史悠久的標準，經典藍牙受益于數十年的完善和廣泛的兼容性。

經典藍牙的缺點

• 高功耗：由于傳輸和發現過程中的高功率需求，藍牙設備的電池壽命很快就會耗盡。
• 連接速度慢：經典藍牙的延遲約為100毫秒，對于需要快速來回通信的應用來說比較滯后。
• 有限的拓撲和連接：經典藍牙僅提供簡單的點對點拓撲，并將從屬連接限制為7個設備。

低功耗藍牙的優點

• 低功耗：只需一塊小電池即可持續使用數月或數年，非常適合物聯網設備。
• 優化延遲：延遲低至6毫秒，可實現響應靈敏的控制應用。
• 低成本：芯片組和組件的低成本使BLE設備成本非常低。

低功耗藍牙的缺點

• 較低的數據速率：最大數據速率約為1-2Mbps，不適合高帶寬通信，并且遠低于WiFi/蜂窩網絡。
• 有限范圍：即使在視線范圍內，典型覆蓋范圍也低于200m。
• 環境影響：墻壁或身體等障礙物會降低性能。

藍牙與低功耗藍牙：不同的用例

經典藍牙和低功耗藍牙根據其功能適合不同的應用。正如前所探討的，經典藍牙最常用于無線耳機和揚聲器等音頻設備，以及設備之間的文件傳輸。事實上，它是供普通消費者直接使用的，可以輕松購買和使用這些藍牙設備。

相比之下，BLE針對商用物聯網設備進行了優化，因為其具有低功耗周期性數據收集的效率。雖然BLE也用于個人設備，如專注于數據收集的健身追蹤器，但其在醫療保健監視器和工業環境中大量使用，用于位置服務和狀態監測。BLE的低功耗和高效率，使其成為涉及頻繁小數據傳輸的物聯網用例的理想選擇。

考慮到上述比較，以下是經典藍牙與低功耗藍牙的不同用例：

常見的經典藍牙用例包括：

• 流媒體音樂無線耳機和音箱
• 連接無線鍵盤、鼠標和打印機
• 車內免提通話
• 設備間文件傳輸
• 通過網絡共享提供互聯網連接

低功耗藍牙針對收集少量傳感器數據的緊湊型物聯網設備進行了優化。常見的BLE用例包括：

• 連接可穿戴健身追蹤器，監測步數，心率等
• 智能家居傳感器，用于溫度、運動等
• 位置信標提供鄰近服務
• 用于狀態監測的工業物聯網傳感器網絡
• 需要低功耗的醫療保健設備，例如血糖監測儀
• 檢測附近公共汽車/火車的公共交通應用

總結

總之，藍牙技術在未來將繼續發揮重要作用，通過不斷創新和進步，為各種領域的應用提供更加便捷、高效的無線連接方案，推動數字化、智能化進程的發展。