藍牙4.0

藍牙技術聯盟(Bluetooth SIG)2010年7月7日宣佈，正式採納藍牙4.0核心規範（Bluetooth Core Specification Version 4.0 ），並啓動對應的認證計劃。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。

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。 ^[1] 

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，可廣泛用於衞生保健、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)芯片上增加低功耗堆棧，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，還能讓聯網傳感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。 ^[1] 

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位尋址，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絡。

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[1]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[5]，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説法，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啓動，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：改進後的藍牙4.0的版本啓動速度僅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啓動鏈接器，還能在數毫秒傳輸完被認可的數據後立即關上連接，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，使其擺脱了“花瓶”的尷尬處境，為其成功奠定了技術上的基礎。 ^[2] 

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。就這一點來説，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着相當大的侷限性，很重要的一點就是沒有具備代表性的應用產品。拿藍牙耳機來説，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來説，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芯片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。 ^[3]