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蓝牙5及其在物联网中的作用

时间:2023-03-18 23:07:17 科技观察

什么是蓝牙5?如果您拥有汽车或智能手机,那么您一生中很可能至少使用过一次蓝牙。蓝牙无处不在:扬声器、无线耳机、汽车、可穿戴设备、医疗设备,甚至鞋子!蓝牙设备有两种类型:一种称为经典蓝牙(用于无线扬声器、汽车信息娱乐系统,另一种称为低功耗蓝牙(BLE)。BLE在功耗至关重要的应用中更为突出,例如电池供电设备,以及不经常传输少量数据的地方,例如传感器应用。这两个蓝牙设备彼此不兼容(即使它们是同一品牌甚至相同的规格文件),经典蓝牙设备无法直接与它们通信Bluetoothlowenergydevices.然而,市场上也有双模蓝牙设备,同时支持BluetoothLowEnergy和ClassicBluetooth.由于许多物联网系统涉及小型设备和传感器,因此BluetoothLowEnergy(BLE)成为物联网中两者(相对于经典蓝牙)中更常见的协议。2016年12月,蓝牙特别兴趣小组(SIG),其背后的管理机构蓝牙标准,发布了蓝牙5.0版本。此版本中引入的大部分增强功能和功能都集中在低功耗蓝牙上。蓝牙5.0有什么新功能?那么,与之前的版本相比,蓝牙5.0有哪些新变化呢?三个主要特征:两倍的速度四倍的范围八倍的广告信息容量让我们仔细看看每一个,看看我们是否可以哪些潜在的物联网应用程序利用它们。1.速度翻倍在早期版本的蓝牙(4.2及更早版本)中,低功耗蓝牙(BLE)的数据速率设置为固定的1Mbps。在蓝牙5.0中,引入了一种数据速率为2Mbps的新模式。这种新的数据速率还提供了一些额外的好处:由于在更短的时间内传输相同数量的数据,因此降低了功耗。由于无线电接通时间减少,无线共存得到改进。使用2Mbps模式的一个缺点是它有可能减少传输范围,因为更高的速度使接收端的无线电灵敏度降低。但是,在某些用例中,为了更高的数据传输速度而牺牲一点范围是可以接受的。与其他低功耗无线协议(如ZigBee、Z-Wave、Thread)相比,BLE可提供更高的数据速率,即使是原始的1Mbps数据速率。随着新的高速模式(2Mbps)的加入,更多潜在的物联网应用变得更加可行。示例包括视频流、音频流和突发的大数据传输,例如图像。2.四距离蓝牙5.0还引入了一种远程模式,该模式利用称为前向纠错(FEC)的纠错技术。FEC允许接收器从噪声和干扰引起的错误中恢复数据。因此,当发生错误时,接收方可以利用数据中的冗余来恢复原来发送的数据,而不需要重新传输数据。这种远程模式称为编码PHY模式。使用这种新模式的明显好处是传输范围增加,缺点是平均功耗增加和传输速率降低(125kbps或500kbps,取决于使用的编码方案)。在远程模式下进行测试时,记录的视线范围最远可达800米。这使得在需要与数百米外的设备通信的应用程序中使用BLE成为可能。例如远程控制设备、家庭自动化和工业应用。蓝牙5.0将使通信距离增加四倍。这意味着BLE技术终于可以应用于智能家居。用户可以通过BLE控制家中的智能产品,从智能灯泡到智能锁。现在一个家庭中的所有智能设备都可以通过BLE连接。与耗电量大的WiFi技术相比,BLE在智能家居产品中优势明显。3.八倍的广告信息容量在低功耗蓝牙(BLE)中,设备可以运行在三种主要状态下,即广告、扫描或连接。要连接两个低功耗蓝牙设备,一个设备必须通告,另一个必须扫描,然后发起连接。广告本质上涉及广告数据包,这允许另一个扫描设备发现它们,之后扫描设备可以决定发起连接。在早期版本的蓝牙中,广告数据负载大小上限为31字节。在蓝牙5.0中,引入了一种新的广告模式:ExtendedAdvertising。扩展广告允许每个数据包发送最多255字节的有效负载数据,而不是原来的31字节限制。广告在所有低功耗设备中都可用,但利用这种状态的一个突出应用是信标技术。信标设备保持广告状态,只是为其他人浏览和阅读广告数据。随着蓝牙5的广告数据容量增加,信标现在可以传输更多数据,解锁更多新的物联网应用和用途。结论正如我们所见,蓝牙5.0引入了许多潜在的IoT功能,可应用于广泛的范围。不过有几个关键点需要注意:根据官方蓝牙规范,新的远程和高速模式只是可选功能,因此声称支持蓝牙5的芯片组或设备可能不支持这两种新模式.为了能够利用这些新功能,相互通信的两个BLE设备需要支持蓝牙5并支持感兴趣的功能。例如,为了能够利用远程模式在传感器设备和智能手机之间远距离传输传感器数据,传感器设备和智能手机都需要支持蓝牙5和远程模式。智能手机仍在努力支持蓝牙5及其新功能。即使新硬件支持它,它的API也需要允许移动开发人员使用这些功能。但尽管如此,蓝牙5引入的潜在新IoT应用,无论是在移动端还是嵌入式端,都将不可避免地导致广泛采用!