2012年4月6日 星期五

藍牙(Bluetooth)4.0

藍牙(Bluetooth)4.0

藍牙4.0為藍牙3.0的升級標準
藍牙4.0最重要的特性是省電科技,極低的運行和待機功耗可以使一粒紐扣電池連續工作數年之久。此外,低成本和跨廠商互操作性,3毫秒低延遲、100以上超長距離、AES-128加密等諸多特色,可以用於計步器、心律監視器、智慧型儀器表、感測器物聯網等眾多領域,大大擴展藍牙技術的應用範圍。
  藍牙4.0依舊向下相容,包含經典藍牙技術規範和最高速度24Mbps的藍牙高速技術規範。三種技術規範可單獨使用,也可同時運行。
  現在的藍牙4.0已經走向了商用,在最新款的 new ipad MacBook AirMoto Droid Razr以及台商ACER AS3951系列/Getway NV57系列,ASUS UX21/31系列,iPhone 4S上都已應用了藍牙4.0技術。
Bluetooth 4.0
概述: 
  201077藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)今天宣佈,正式採納藍牙4.0核心規範(Bluetooth Core Specification Version 4.0 ),並啟動對應的認證計畫。會員廠商可以提交其產品進行測試,通過後將獲得藍牙4.0標準認證。 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。同時還擁有低成本,跨廠商互操作性,3毫秒低延遲、100以上超長距離、AES-128加密等諸多特色,可以用於計步器、心律監視器、智慧型儀器表、感測器物聯網等眾多領域,大大擴展藍牙技術的應用範圍。

主要特點:
  藍牙4.0是藍牙3.0+HS規範的補充,專門面向對成本和功耗都有較高要求的無線方案,可廣泛用於衛生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領域。
  它支援兩種部署方式:雙模式和單模式。雙模式中,低功耗藍牙功能集成在現有的經典藍牙控制器中,或在再現有經典藍牙技術(2.1+EDR/3.0+HS)晶片上增加低功耗堆疊,整體架構基本不變,因此成本增加有限。
  單模式面向高度集成、緊湊的設備,使用一個羽量級連接層(Link Layer)提供超低功耗的待機模式操作、簡單設備恢復和可靠的點對多點資料傳輸,還能讓聯網感測器在藍牙傳輸中安排好低功耗藍牙流量的次序,同時還有高級節能和安全加密連接。

主要特性:
超低的峰值、平均和待機模式功耗
使用標準紐扣電池可運行一年乃至數年
低成本
不同廠商設備交互性
無線覆蓋範圍增強
完全向下相容

技術細節: 
速度:支援1Mbps資料傳輸率下的超短資料包,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)來達到超低工作迴圈。
跳頻:使用所有藍牙規範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。
主控制:更加智慧,可以休眠更長時間,只在需要執行動作的時候才喚醒。
延遲:最短可在3毫秒內完成連接設置並開始傳輸資料。
範圍:提高調製指數,最大範圍可超過100
健壯性:所有資料包都使用24-bit CRC校驗,確保最大程度抵禦干擾。
安全:使用AES-128 CCM加密演算法進行資料包加密和認證。
拓撲:每個資料包的每次接收都使用32位定址,理論上可連接數十億設備;針對一對一連接優化,並支援星形拓撲的一對多連接;使用快速連接和斷開,資料可以再網狀拓撲內轉移而無需維持複雜的網狀網路。
Bluetooth 4.0 Single/Dual Mode
  在市場上最先相容Bluetooth 4.0技術的產品不是藍牙技術涵蓋率最高的手機卻是Apple蘋果最新版本的Macbook Air筆記型電腦以及Mac Mini主機,對於Apple來說是不是對於新的藍牙技術有什麼獨特的考量,才會將其快速的推出到市面上,這個部份目前看來可能還不會有答案。不過在這裡我們針對Bluetooth 4.0低耗電技術與先前版本以及目前也相當熱門的NFC技術來做一簡單的比較,可以明顯的比較出彼此的差異與優缺點 (請參考下圖的整理表格所示)。首先與v2.1版本的比較發現在傳輸距離上可以從原本的30公尺增加到超過50公尺,同時新版本的耗電量可以僅需15毫安培。另外與NFC技術的比較上來看,NFC僅能應用在短距離的範圍之內,但是其傳輸速度就比藍牙低耗電技術來的快。換個角度來看,扣除傳輸速度的問題,藍牙BLE技術在傳輸距離、設定時間等條件上其實是優於NFC技術的。因此如果在未來當BTv4.0技術普遍使用時,如果該技術也能夠達成NFC的功能,是不是有取代NFC技術的可能性。畢竟單就技術發展成熟度上來看,藍牙技術其實已經發展相當成熟,而NFC技術卻是一個新興的技術。而就RF或天線設計角度來看,在手機等裝置中早已將藍牙視為一基本的功能配備了,而將NFC技術整合到手機內部相對的就會有困難度以及挑戰性。
Comparison of Bluetooth 4.0 and NFC

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