经典的低能版本蓝牙将物联网的重要支持技术之一。
蓝牙低能耗(bie)是一种新兴的物联网技术。
也称为蓝牙低功耗蓝牙智能,随着蓝牙技术联盟称,这项技术将使垂直物联网设备的下一个级别,如医疗器械、家庭自动化、零售、衣物等等。
对于消费者来说,这涉及到互联网的东西(IoYT -另一个迭代的狂热的为你找到个性化的绰号角落物联网世界)。你醒来后去跑步心率监测器,直接说你的智能手表。你刷你的牙齿传感器通过莲蓬头牙刷边听音乐。你的电脑感觉你只是坐在它前面,结果本身。你看你的孩子和一个“智能”球打篮球,分析他们的游戏风格。你打开你的门,打开灯,并运行你的电视和你的智能手机或可穿戴BLE设备(这与你的智能手机接口)。这只是一个片面的洗衣设备可以集成蓝牙模块的列表。
”将会有30亿多个蓝牙设备运送,今年有超过50亿每年运输2018年,”据Errett Kroeter,蓝牙技术联盟的高级营销总监
景观
幸运的是,上帝保佑,正式名称为蓝牙4.0,是典型的英国电信的扩展技术。祝福已经开发了一个超低,短程(3 - 10米;见注1)无线协议energy-stingy应用和一次性设备。“当我们开发它,从根本上说,它带来了两件事,”Kroeter说。“第一个是数量级的更好的功率效率。第二个是它提供了一个灵活的应用程序开发环境。”
美好的祝福(聪明)的事情是它继承的所有功能,标准,和互操作性,其母,BT经典。这意味着BLE平台的发展中有很多技术可以移植。这只是为了消耗更少的能源。
祝福被设计成完全相反的更大、更快的兄弟,1.2,2.0 + EDR(增强型数据速率的版本),和3.0 + HS(高速版本)。bie是专为小型数据传输负载较低的占空比。“经典蓝牙设备可以运行在两个AA电池几个月,智能版本可以运行在一个硬币细胞好几年了,”Kroeter说。
有一些问题,祝福会找到一个利基在很多竞争技术,包括wi - fi无线个域网,但是肯定也似乎是一些应用程序,比如身体区域网络(禁止)网络是局限于一个很小的周长泡沫的身体(体育、医疗、游戏、植入物、衣物)。也可以电脑等其他平台(键盘、鼠标),是一种很有前途的平台对于许多类型的传感器在物联网中,特别是那些可能不是可行的如果需要频率电池改装。
下钻
剥落和观察技术发现设计再利用的现有框架BT收音机,包括2.4 GHz的ISM波段。这意味着它是向后兼容所有现有BT的设计。下面是一个清单的规格,我们将进一步解剖其中一点。一个表给出了更精确的规格在本文的结尾。
BLE改善在经典BT在许多方面与权力的足迹。祝福拥有能源效率的古典BT的20倍,然而降低一个数量级的电能消耗在一些地方。它通过使用大量的计划和一个非常简单的链路层能够快速连接的循环。Typically, BLE 设备 只有 1% 的 时间 awake, (lowest 睡眠 模式 通常 会 消耗 < 1.0 A) 当 它 wake, 几十 A. 无 功 电流 模式在数据传输模式下,最大峰值电流上升到15马。
从发病,祝福是设计简单。为了实现最小功耗的崇高目标,祝福设计侧重于应用程序和设备,需要少量的数据传输,在相对较短的距离。这是一个新的协议栈来完成,可以快速构建简单的链接。设置一个超快的连接过程,紧随其后的是一个短时间的分钟数据包,和一个超高速断开。这类似于脉冲数据传输方案,非常好用的快速通信的数据片段,如“冰箱的温度改变了超过2度,或房间不再是占领。”
有三个主要的元素是用来完成这项工作。他们是一个智能主机控制器和一个可调占空比和消息长度。就控制器而言,聪明意味着它有能力监测活动和反应活动,只需要特定于主机操作。这意味着主机可以大部分时间仍在睡眠模式。
其他两个主要低能组件是可调的工作周期和消息长度。责任周期可以调整到低至0.1%。什么,存在应用程序和设备开发人员一个最小的目标瞄准给他们最大的运行时,应该是他们的目标。可调消息变量给出了应用程序的选项的包装在包长还是短消息的效率。推理是长单消息比多个短信更节能,主要是由于安装和拆除开销,但其他系统参数有影响,。
效率的另一个关键参数的鲁棒性。跳频使用,因为它是相对不受干扰,从而减少冗余的需求。这multi-wireless环境中尤其有用,比如,或公共无线热点在多个协议退出(wi - fi、无线个域网、细胞等)。
周期,无线设备越多,越延迟成为一个因素。简单地说,延迟时创建活动需要添加额外的处理信号。这可能是由于链路预算,信号不稳定或组件,或信号强度。BLE地址的简单架构,使用小数据包和简单的协议。
bie是为小邮包传输而设计的。通常包括8到27个八位字节(见注3)/数据包。此外,连接实现嗅sub-rating(见注4),它提供了非常低的占空比。
也许最大的bie是它的简单性原则。分层关贸总协定体系结构(见图2),简化了创建和实现配置文件。因为易于实现初始设计考虑的一部分,应用程序和嵌入式设备可以快速安装的祝福架构。
图1:关贸总协定体系结构、礼貌蓝牙特别兴趣小组
渠道,协议和安全
除了所有的技巧用于减少权力,最重要的设计特点是通道配置。BLE咒语,简单,经济是由于更少的通道。这种传播在整个设计生产低能耗的足迹。例如,祝福只使用三个频道的广告渠道,在经典使用32。这减少了时间在空气中,从而减少了信封。三通道的设计只需要0.6到1.2女士为其他设备扫描,与经典的22.5毫秒和32通道扫描版本使用。
协议,保佑使用还有助于保佑的能源效率。经典使用九个不同的协议,祝福只有一个——属性协议(ATT)。这是一个连续的配置,一次只允许一个请求。它是基于客户机/服务器体系结构,简化得多读/写协议要求更少的电能。
最后,英国电信和BLE更安全,本质上,主要原因在于两个配对设备之间的互连过程。需要身份验证过程中,一旦启动,提供了相对安全的设备之间的通信。包含在这个安全信封是身份验证机制,甚至加密、授权、中间人的保护。
BLE使用行业标准diffie - hellman fips遵从,加密密钥生成。一旦密钥生成,数据是用128位AES加密密码。
什么祝福不好了
BLE似乎是适合,你必须记住,祝福短信设备一般分类场景。祝福不能用于传输流媒体内容或长期复杂的对话。一般来说,基线的BLE应用程序需要花大部分时间在关闭状态。为满足这一标准的应用程序,bie是一个理想的平台。
Flash -蓝牙4.2
蓝牙4.2是一个刚刚(2014年12月)更新核心4.0规范;4.2扩大在4.0通过添加支持低功耗IP (IPv6和6 lowpan)。这增加了一些新的灵活性,使物联网连接。它也增加了更多情报安全的形式。这个更新,蓝牙智能位置跟踪器只能其次是所有者或受信任组。最后,数据带宽增加。吞吐量增加了一个因素或2.5 x和数据包能力已经上升10倍,所以总负载现在270个八位字节的数据。
信件
BLE承诺提供一个低成本、低调、超低功耗和超短消息平台。无处不在的市场仍然是发展但承诺在许多领域,比如体育、医疗、锅和传感器。
随着物联网的展开,将会有大量的机会之间的沟通对象适合短程,工作周期低、数据包的信封。一些地区,如家庭自动化、和车载通信,富含bie是用于沟通的类型。
最后但并非最不重要的是物联网。低功率将有一个高价值的物联网。由于有如此多的可能性,所以很多设备,低能量将是首要考虑的问题。所以BLE不能任何东西但明亮的未来。
注1理论上,距离200英尺是可行的,但是对于工作,超低e高斯频移键控模式不利用PN码。在这种情况下,所有设备在同一频率可以互相沟通,和协同定位能力可能降低。
注2GFSK模式是最快的数据率。然而,必须注意其使用。因为这种模式消除了DSSS技术的优势,使它更容易错误。
注3一个八隅体是一个8位的词。在大多数情况下,它是一样的一个字节。也常用来表示任何一个IPv4地址的四个字节。
注意4嗅sub-rating是蓝牙功能,使配对设备谈判,根据使用情况,发送“维持”消息的频率。
表的规范经典的祝福
信道带宽1 MHz 2 MHz
频道79年40
数据率1 - 3 Mbps 1 Mbps
2.4 - 2.483 GHz 2.4 - 2.483 GHz频率
调制指数0.35 - 0.5
调制方案GFSK GFSK
调制技术FHSS FHSS
节点(主/从)7无限
安全56到128位128位AES
吞吐量0.7 - -2.1 Mbps
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