蓝牙4.0

2012年最新蓝牙版本

蓝牙4.0是2012年最新蓝牙版本，是3.0的升级版本；较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等；通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。

发展历程

蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日宣布，正式采纳蓝牙4.0核心规范（Bluetooth Core Specification Version 4.0 ），并启动对应的认证计划。会员厂商可以提交其产品进行测试，通过后将获得蓝牙4.0标准认证。该技术拥有极低的运行和待机功耗，使用一粒纽扣电池甚至可连续工作数年之久。

构成

蓝牙4.0设备通信方案是统一的通信程序平台，主要组成部分包括通信方案所提供的通信类库，在构建时，采用的是面向对象的思想，运用模块化与组件化技术。蓝牙4.0设备通信方案的基本结构体系包括页面、状态管理器、缓存、类库等，每个组成部分在系统运行中具有重要作用，能确保应用程序得到有效执行。

主要特点

蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充，专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案，可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。

它支持两种部署方式：双模式和单模式。双模式中，低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中，或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。

单模式面向高度集成、紧凑的设备，使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输，还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序，同时还有高级节能和安全加密连接。

技术细节

速度：支持1Mbps数据传输率下的超短数据包，最少8个八组位，最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。

跳频：使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频，最大程度地减少和其他2.4GHz ISM频段无线技术的串扰。

主控制：更加智能，可以休眠更长时间，只在需要执行动作的时候才唤醒。

延迟：最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。

范围：提高调制指数，最大范围可超过100米（根据不同应用领域，距离不同）。

健壮性：所有数据包都使用24-bitCRC校验，确保最大程度抵御干扰。

安全：使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。

拓扑：每个数据包的每次接收都使用32位寻址，理论上可连接数十亿设备；针对一对一连接优化，并支持星形拓扑的一对多连接；使用快速连接和断开，数据可以再网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。

优点

蓝牙4.0的优势及现阶段ZigBee对蓝牙4.0的应对蓝牙4.0不仅仅是在3.0+HS的蓝牙传统版本标准上加入了高速传输技术，还加入了Wibree标准的低功耗的传输技术。显然，蓝牙不再是大家所熟悉的只能用于WPAN[1]的“蓝牙”了，而是集传统蓝牙，高速技术及低功耗标准的“三者合一”的蓝牙。相比之前的版本，蓝牙4.0在功耗、执行速率、安全性、可靠性及不同设备间链接的兼容性上得到了很大的改进。如：

（1）低功耗：蓝牙4.0继续使用了曾经的Wibree标准，采用了简单的高斯频移键控（GFSK）调制[5]，其拥有非常低的运行功耗及待机功耗，按照蓝牙技术联盟的说法，一颗纽扣电池就能支持带有蓝牙4.0模块的设备工作最少一年的时间，而且它只在需要传输数据时才会启动，其他时间均处于休眠状态，这大大减少了能量的耗损。

（2）运行速度短：改进后的蓝牙4.0的版本启动速度仅3秒，完全可以忽略。

（3）传输速率高：因为蓝牙4.0技术可以支持非常短的资料封包，所以其传输速率可高达1Mb/s。

（4）联机快：蓝牙4.0的版本仅需要3ms就能完成联机的建立，同时能用应用程序快速启动链接器，还能在数毫秒传输完被认可的数据后立即关上连接，大大缩短了联机时间。

（5）稳定度好：蓝牙4.0版本使用的是24位的循环重复检环(CRC)，这确保了所有封包在受到干扰时仍能保持最大的稳定性。

毫无疑问，蓝牙4.0的诞生给蓝牙技术的发展带来了希望，使其摆脱了“花瓶”的尴尬处境，为其成功奠定了技术上的基础。

存在问题

1、24Mbps依旧是理论值，定位差

从蓝牙最原始的版本开始，其最大都是一个理论值，满足不了实际的应用，早期的几个蓝牙版本理论速度为1Mbps~10Mbps，但实际的传输速度只有10KB/s~25KB/s。如今的4.0版本，传输速度的最大值理论是24Mbps，但是实际最大传输速度也就只有2.5Mbps左右。就这一点来说，蓝牙4.0在传输速度上和WiFi相比，依旧有很大的差距。

2、缺乏独有应用

蓝牙之所以在应用领域有着相当大的局限性，很重要的一点就是没有具备代表性的应用产品。拿蓝牙耳机来说，在蓝牙产品中已经是市场面最广的产品，但它也只是众多耳机品牌中的很小一部分。

3、依然存在的互通性问题来说，蓝牙技术仍然是一项新的技术，一项新的技术在开发过程中难免会有很多问题，例如稳定性，成本，市场的前景。蓝牙技术遇到的最大的问题是设备间的互通性，没有一个真正完整统一的协议，不同的商家对于协议的理解也有很大的不同，这对于针对蓝牙技术而开发出来的芯片或者协议栈无法互通，为商家间的交流增加了障碍。为解决这一互通性问题，开发者们应该共同努力，达成一个统一的协议，同时完善蓝牙的验证与测试技术。

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