藍牙4.0

2012年最新藍牙版本

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；通常用在藍牙耳機、藍牙音箱等設備上。

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日宣布，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劃。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。

1構成 2主要特點 3技術細節

4優點 5應用前景 6存在問題

構成

藍牙4.0設備通信方案是統一的通信程序平台，主要組成部分包括通信方案所提供的通信類庫，在構建時，採用的是面向對象的思想，運用模塊化與組件化技術。藍牙4.0設備通信方案的基本結構體系包括頁面、狀態管理器、緩存、類庫等，每個組成部分在系統運行中具有重要作用，能確保應用程序得到有效執行。

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。

它支持兩種部署方式：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，或再在現有經典藍牙技術(2.1+EDR/3.0+HS)晶元上增加低功耗堆棧，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，使用一個輕量級連接層(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數據傳輸，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。

技術細節

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：更加智能，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數據。

範圍：提高調製指數，最大範圍可超過100米（根據不同應用領域，距離不同）。

健壯性：所有數據包都使用24-bitCRC校驗，確保最大程度抵禦干擾。

安全：使用AES-128 CCM加密演演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位定址，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複雜的網狀網路。

優點

藍牙4.0的優勢及現階段ZigBee對藍牙4.0的應對藍牙4.0不僅僅是在3.0+HS的藍牙傳統版本標準上加入了高速傳輸技術，還加入了Wibree標準的低功耗的傳輸技術。顯然，藍牙不再是大家所熟悉的只能用於WPAN的“藍牙”了，而是集傳統藍牙，高速技術及低功耗標準的“三者合一”的藍牙。相比之前的版本，藍牙4.0在功耗、執行速率、安全性、可靠性及不同設備間鏈接的兼容性上得到了很大的改進。如：

（1）低功耗：藍牙4.0繼續使用了曾經的Wibree標準，採用了簡單的高斯頻移鍵控（GFSK）調製，其擁有非常低的運行功耗及待機功耗，按照藍牙技術聯盟的說法，一顆紐扣電池就能支持帶有藍牙4.0模塊的設備工作最少一年的時間，而且它只在需要傳輸數據時才會啟動，其他時間均處於休眠狀態，這大大減少了能量的耗損。

（2）運行速度短：改進后的藍牙4.0的版本啟動速度僅3秒，完全可以忽略。

（3）傳輸速率高：因為藍牙4.0技術可以支持非常短的資料封包，所以其傳輸速率可高達1Mb/s。

（4）聯機快：藍牙4.0的版本僅需要3ms就能完成聯機的建立，同時能用應用程序快速啟動鏈接器，還能在數毫秒傳輸完被認可的數據后立即關上連接，大大縮短了聯機時間。

（5）穩定度好：藍牙4.0版本使用的是24位的循環重複檢環(CRC)，這確保了所有封包在受到干擾時仍能保持最大的穩定性。

毫無疑問，藍牙4.0的誕生給藍牙技術的發展帶來了希望，使其擺脫了“花瓶”的尷尬處境，為其成功奠定了技術上的基礎。

應用前景

1、釋放物聯網和雲服務

全新一代攜帶型和聯網式家庭設備必定會利用到智能藍牙技術。隨著智能手機、平板電腦對廣泛的新應用提供低功耗藍牙4.0支持，設計人員能很容易在眾多連接物聯網的產品中添加激動人心的新特性。

2、無線網關

藍牙技術聯盟目前在著力於藍牙技術的安全互聯性，也在開發無線網關，藍牙可以通過IP上網，家庭和工業用的無線上網，這類網路需要更高的安全要求，

3、Internet接入

內置藍牙晶元的筆記本型計算機或者手機等，不僅可以使用PSTN、ISDN、LAN、xDSL，而且蜂窩式移動網路照樣可以進行高速連接。

4、創造保健安防及家庭娛樂新商機

目前正在把藍牙技術安保和個人身體健康上，並且終將實現。

5、可作無繩電話使用

內置藍牙晶元的手機，在家裡可以做無線電話使用，不用雙向收費，節省手機費用，離開屋子一段距離后便自動切換至無線網路基站上。

存在問題

1、24Mbps依舊是理論值，定位差

從藍牙最原始的版本開始，其最大都是一個理論值，滿足不了實際的應用，早期的幾個藍牙版本理論速度為1Mbps~10Mbps，但實際的傳輸速度只有10KB/s~25KB/s。如今的4.0版本，傳輸速度的最大值理論是24Mbps，但是實際最大傳輸速度也就只有2.5Mbps左右。就這一點來說，藍牙4.0在傳輸速度上和WiFi相比，依舊有很大的差距。

2、缺乏獨有應用

藍牙之所以在應用領域有著相當大的局限性，很重要的一點就是沒有具備代表性的應用產品。拿藍牙耳機來說，在藍牙產品中已經是市場面最廣的產品，但它也只是眾多耳機品牌中的很小一部分。

3、依然存在的互通性問題目前來說，藍牙技術仍然是一項新的技術，一項新的技術在開發過程中難免會有很多問題，例如穩定性，成本，市場的前景。藍牙技術遇到的最大的問題是設備間的互通性，沒有一個真正完整統一的協議，不同的商家對於協議的理解也有很大的不同，這對於針對藍牙技術而開發出來的晶元或者協議棧無法互通，為商家間的交流增加了障礙。為解決這一互通性問題，開發者們應該共同努力，達成一個統一的協議，同時完善藍牙的驗證與測試技術。