低功耗蓝牙

低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy、低功耗蓝牙，俗称BLE，以前称为Bluetooth Smart ）是一种无线个人区域网络技术，由Bluetooth特别兴趣小组（Bluetooth SIG）设计和销售，旨在医疗、健身、信标中的新颖应用，安全和家庭娱乐行业。它独立于蓝牙BR / EDR，并且不兼容，但是BR / EDR和LE可以共存。原始规范是诺基亚在2006年以Wibree的名义开发的。 它于2009年12月作为低功耗蓝牙技术集成到了蓝牙4.0中。

与Classic Bluetooth相比，Bluetooth Low Energy旨在在保持相似的通信范围的同时显着降低功耗和成本。包括iOS、Android、Windows Phone和BlackBerry以及macOS、Linux、Windows 8和Windows 10在内的移动操作系统本身都支持低功耗蓝牙。

低功耗蓝牙与以前的（通常称为“经典”）蓝牙基本速率/增强数据速率（BR / EDR）协议不同，但是两个协议都可以由一个设备支持：蓝牙4.0规范允许设备实现其中一个LE和BR / EDR系统都可以。

低功耗蓝牙使用与经典蓝牙相同的2.4 GHz射频，它允许双模设备共享一个无线电天线，但使用更简单的调制系统。

2011年，Bluetooth SIG宣布了Bluetooth Smart徽标，以阐明新的低能耗设备与其他Bluetooth设备之间的兼容性。

• Bluetooth Smart Ready表示与经典和低能耗xxx设备兼容的双模设备。
• Bluetooth Smart表示低能耗设备，需要Smart Ready或其他Smart设备才能运行。

借助2016年5月的Bluetooth SIG品牌信息，Bluetooth SIG开始逐步淘汰Bluetooth Smart和Bluetooth Smart Ready徽标和文字标记，并恢复为使用新的蓝色的Bluetooth徽标和文字标记。

蓝牙SIG确定了许多低能耗技术的市场，特别是在智能家居、健康、运动和健身领域。被引用的优势包括：

• 低功耗要求，纽扣电池可运行“数月或数年”
• 体积小、成本低
• 与大量已安装的手机、平板电脑和计算机兼容

蓝牙SIG从最初的蓝牙规范中借鉴而来，为低能耗设备定义了多个配置文件（有关设备在特定应用中的工作方式的规范）。制造商应为其设备实施适当的规格，以确保兼容性。设备可能包含多个配置文件的实现。

当前的大多数低能耗应用程序配置文件都基于通用属性配置文件（GATT），该属性是通过低能耗链路发送和接收短数据（称为属性）的通用规范。蓝牙网状分布是一个例外，是基于通用访问配置文件（GAP）。

蓝牙网状配置文件使用蓝牙低功耗与网络中的其他蓝牙低功耗设备进行通信。每个设备都可以将信息转发给其他低功耗蓝牙设备，从而产生“网状”效果。例如，从单个智能手机关闭整个建筑物的灯光。

• MESH（网格配置文件）—用于基础网格网络。
• MMDL（网格模型）—用于应用程序层定义。在网格规格中使用术语“模型”代替“轮廓”，以避免歧义。

医疗保健应用中有许多低功耗蓝牙设备的配置文件。Continua Health Alliance联盟与Bluetooth SIG合作推广这些产品。

• BLP（血压曲线）—用于血压测量。
• HTP（健康温度计配置文件）—用于医疗温度测量设备。
• GLP（葡萄糖曲线）—用于血糖监测仪。
• CGMP（连续血糖监测仪配置文件）

运动和健身配件的配置文件包括：

• BCS（身体作曲服务）
• CSCP（骑行速度和踏频曲线）—用于连接到自行车或健身车上的传感器，用于测量踏频和车轮速度。
• CPP（循环功率曲线）
• HRP（心率配置文件）—用于测量心率的设备
• LNP（位置和导航配置文件）
• RSCP（运行速度和踏频配置文件）
• WSP（体重秤配置文件）

• IPSP（Internet协议支持配置文件）

• ESP（环境传感配置文件）
• UDS（用户数据服务）

• HOGP（GATT上的HID）允许启用蓝牙LE的无线鼠标，键盘和其他设备，提供长久的电池寿命。

“电子皮带”应用非常适合“常开”设备的较长电池寿命。iBeacon设备的制造商为其设备实施了适当的规格，以利用Apple的iOS设备支持的接近感应功能。

相关的应用程序配置文件包括：

• FMP（“查找我”配置文件）允许一个设备在另一个放错位置的设备上发出警报。
• PXP —接近度配置文件—允许接近度xxx器检测接近报告器是否在近距离内。可以使用无线电接收机的RSSI值来估计物理接近度，尽管该距离没有xxx的距离校准。通常，当设备之间的距离超过设置的阈值时，可能会发出警报。

• 电话警报状态配置文件和警报通知配置文件允许客户端设备从其他设备接收通知，例如来电警报。
• 时间配置文件允许从服务器设备设置客户端设备上的当前时间和时区信息，例如在手表和手机的网络时间之间。

• 电池服务公开设备中单个电池或一组电池的电池状态和电池电量。

2020年1月宣布，LE Audio将允许该协议传送声音并添加功能，例如将一组耳机连接到多个音频源或将多个耳机连接到一个源，还将增加对助听器的支持。

与标准蓝牙音频相比，它将提供更长的电池寿命。

从2009年末开始，许多制造商宣布了蓝牙低功耗集成电路。这些IC通常使用软件无线电，因此可以通过固件升级来适应规格更新。

当前发布的移动设备通常具有对经典蓝牙和低功耗蓝牙的硬件和软件支持。

• iOS 5及更高版本
• Windows Phone 8.1
• Windows 8和更高版本（Windows 7需要支持BLE的蓝牙无线电制造商的驱动程序，因为它没有内置的通用BLE驱动程序）
• Android 4.3及更高版本
• BlackBerry 10
• Linux 3.4及更高版本以及BlueZ 5.0
• Unison OS 5.2
• macOS 10.10

低功耗蓝牙技术在与经典蓝牙技术相同的频谱范围（2.400–2.4835 GHz ISM频段）中运行，但是使用不同的信道集。低功耗蓝牙具有40个2 MHz信道，而不是经典的蓝牙79个1 MHz信道。在信道内，数据使用高斯频移调制进行传输，类似于经典蓝牙的基本速率方案。比特率是1 Mbit / s（在Bluetooth 5中选择为2 Mbit / s），xxx发射功率是10 mW（在Bluetooth 5中为100 mW）。蓝牙核心规范V4.0的第6卷A部分（物理层规范）中提供了更多详细信息。

低功耗蓝牙使用跳频来解决窄带干扰问题。经典蓝牙也使用跳频，但细节有所不同结果，虽然FCC和ETSI都将蓝牙技术归类为FHSS方案，但低功耗蓝牙被归类为使用数字调制技术或直接序列扩频的系统。