在過去十年中，經典藍牙技術成功地減少了耳機，計算機鼠標，鍵盤以及工業和醫療串行和以太網電纜中的電線使用。現在，它正在向市場推出一種新的更小尺寸的藍牙技術，該技術針對智能手機配件，互聯網連接設備以及工業和醫療行業中使用的小型設備。這項新技術名為藍牙低能耗技術。

藍牙低功耗技術是否只是另一種無線技術？在許多方面，答案是肯定的。但是，超低功耗，幾個新功能的獨特組合以及藍牙低能耗技術將集成到大多數手持設備中的事實使得該技術特別適合于一些新的和強大的應用程序。微軟和蘋果都宣布藍牙低功耗技術將集成到其操作系統的下一個版本中。

藍牙SIG預測藍牙低能耗技術將在短短幾年內在數十億產品中實施：

手機配件》 10億

智能能源（計數器和顯示器） ~1億

家庭自動化》 5億

健康，健康，運動和健康健身》 10億

輔助生活》 50億

動物標記?數十億

P2P智能交通系統》 10億

工業自動化/M2M》 10億

智能手機，PAD和筆記本電腦的高容量和集成確保了具有吸引力的定價和芯片組的長期可用性。

藍牙低功耗技術特點

藍牙低功耗技術是藍牙核心規范4.0（藍牙v4.0）的標志性功能，并繼承了經典藍牙技術的多項技術特性。繼承特征的示例包括具有自適應跳頻（AFH）的藍牙無線電以及邏輯鏈路控制和適配協議（L2CAP）接口。這種繼承使得該技術在惡劣環境中非常容易設置，穩健可靠。

然而，在其他領域，它是一項全新的技術。例如，該技術具有非常高效的發現和連接設置，短封裝和小型設備的非對稱設計。

最低功耗

從物理設計到用戶場景的所有設計都旨在將功耗降至最低。為了將功耗降至最低，藍牙低功耗設備在大多數時間保持睡眠模式。當事件發生時，設備喚醒并將短消息傳送到網關，PC或智能手機。最大/峰值功耗小于15 mA，平均功耗約為1μA。換句話說，功耗降低到Classic Bluetooth能耗的十分之一。因此，紐扣電池CR2032可以使用5 - 10年。

具有成本效益和向后兼容性

為了向經典藍牙提供向后兼容性，同時為小型電池供電設備提供成本效益，有以下兩種芯片組類型：

雙模技術，包括藍牙低功耗和經典藍牙功能。

獨立藍牙低功耗技術，針對小型電池供電設備進行了優化，成本低，功耗低。

圖1：藍牙低功耗芯片組有兩種版本。

穩健性，安全性和可靠性

藍牙低能耗技術與經典藍牙技術一樣使用AFH技術，以便在惡劣的環境中實現強大的傳輸，工業和醫療應用就是這種情況。為了最大限度地降低成本和能耗，藍牙低功耗技術將通道數量減少到40個2 MHz寬的通道，而不是經典藍牙技術中的79個1 MHz寬通道。

圖2：藍牙低功耗技術使用40個通道而不是經典藍牙技術的79個通道。

無線共存

多種無線技術 - 藍牙技術，無線局域網，IEEE 802.15.4/ZigBee和各種專有無線電 - 使用免許可證的2.4 GHz工業科學醫療（ISM）頻段。由于在相同的無線電空間中有如此多的技術，由于需要重傳，很容易導致過度擁擠的無線電環境降低無線性能。在要求苛刻的應用中，通過頻率規劃和特殊天線解決方案減少了干擾。 AFH不僅使藍牙傳輸穩健可靠，而且還考慮了其他無線技術的傳輸。

圖3：37個數據通道中的三個廣告通道以及九個數據通道位于無線LAN使用的通道之間。

連接范圍

藍牙低功耗技術與經典藍牙技術的調制略有不同。這種調制差分可提供高達300米的范圍和10 dBm無線芯片組。

易用性和集成

藍牙低功耗解決方案通常基于連接到多個從站的主站。設備可以是主設備，也可以是從設備，但絕不是兩者兼而有之。主設備控制允許從設備通信的頻率，從設備僅通過主設備的請求進行通信。

與經典藍牙技術相比，新的藍牙低功耗特性是“廣告”功能。設備（充當從設備）可以通過這種方式宣布它有一些東西要傳輸給主設備。廣告消息還可以包括事件或測量值。

圖4：廣告客戶定期發送消息，并且一旦建立連接，將始終是從屬服務器。掃描儀已準備好接收廣告消息和連接請求，并且一旦建立連接，它將始終是主設備。

軟件結構

藍牙低功耗技術中的所有參數都具有使用屬性協議訪問的狀態。所有屬性都表示為描述信號值，表示格式，客戶端配置等的特征。例如，電池可能具有以下特征：

級別：0-100％

狀態：NOT_USED，CHARGING，RECHARGE_COMPLETE，DISCHARGING，CRITICAL_REPLACE_NOW，RECHARGE_NOW

在通用屬性配置文件（GATT）服務組中，功能和聲明匯集在一起。在通用訪問配置文件（GAP）連接中，描述了可發現，可連接和綁定等。通過這些屬性，可以構建許多基本服務和配置文件。基本服務和配置文件的一些示例包括：

Proximity

查找我

時間

電池

自動化I/O

樓宇自動化（溫度，溫控器，濕度）

照明（開/關開關，調光器）

遙控器

健身（計步器，心跳監測器）

醫療器械（血糖儀，體積計儀器等）

用戶實例

基于上述藍牙低能耗功能，該技術非常適用于信號狀態轉換有用的應用。

示例1：基于挪威泵站的商用設備的遠程控制器，由ABB產品運行。

基于iPhone或Android智能手機的便攜式HMI設備能夠從設備（PLC，照明設備，加熱器等）讀取/寫入變量，并可替換當前使用的應用程序的獨特遠程控制單元各種用戶應用程序。較新的智能手機提供了以前無法實現的額外機會;例如，互聯網連接備件清單，用戶說明，演示和報警列表，趨勢曲線等。

示例2：基于IO單元的遠程控制器。

兩個設備之間的簡單數據交換（IO傳輸），如PLC和IO設備/簡單的HMI面板，無需人工智能。數字和模擬信號從一側鏡像到另一側。

示例3：數據采集

藍牙低功耗網關在特定時間間隔內讀取傳感器值，或者從設備在事件發生時傳輸傳感器值（如作為具體的溫度和時間間隔）。藍牙低功耗節點可以包括用于計算和邏輯以及存儲歷史值的軟件。

示例4：設備訪問。

需要快速安全連接的用例是將移動設備（如iPhone，Android或Windows Mobile設備）用作訪問特定PC或計算機的密鑰。此功能還可以與接近功能結合使用，并基于無線電信號強度指示（RSSI）值，該值監視用戶是否在實際機器或門附近。由于RSSI值/到設備的距離是可配置的，因此可以根據到設備的距離來接通訪問。

示例5：跟我來。

Follow me是鄰近功能的反向功能，可用于在設備移動距離其他設備太遠時向人員或機器發出警報。

示例6：資產管理。

由于設備維護需求不斷增加，對設備信息的興趣也在增長。在藍牙低功耗節點中，可以存儲有關設備類型，運行時間，最后檢查和潛在過載的信息。當操作員非常靠近設備時，可以訪問該信息。

藍牙低功耗技術是一款功能強大的“app”推動器，它將改變我們體驗無線應用的方式。由于該技術幾乎在所有較小的移動設備中實施，因此不再需要開發特定的手持操作設備，并且附加的數據/知識交換可能性是無限的。

關于藍牙低能耗技術的簡短事實：

經濟高效的獨立解決方案

多家供應商保證有吸引力的價格和長期可用性

堅固可靠

長距離可能性

與其他無線技術共存

高局部密度

快速連接

低延遲

簡單的星型類型

超低功耗