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更加稳定的蓝牙4.1

2014-10-14

CHIP新电脑 2014年10期
关键词:低功耗蓝牙频段

没有任何其他技术会像蓝牙一样经常被宣布死亡,但是这个已经发布超过15年的无线标准,时至今日仍然非常成功。得益于蓝牙4.0标准,目前,蓝牙模块已经被安装到越来越多的设备上。蓝牙4.0不再想方设法地提高速度,相反,它通过低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,也称为Bluetooth Smart)技术成功变身为一种低功耗的无线通信标准。尽管它的通信范围被限制在10m以内,但在以1Mb/s的速率传输数据时,它的功耗最多也只有10mA。在此基础上,由约8 000个公司组成的蓝牙技术联盟(Bluetooth Special Interest Group)又制定了蓝牙4.1标准。这一版本虽然谈不上革命性的,但是它确实进行了许多重要的优化,尤其是对移动设备的用户来说更是明显。下面,CHIP将为大家介绍该标准的技术亮点。

蓝牙4.1拥有许多新特性,而其中最吸引人的莫过于“抗干扰”。蓝牙模块目前是智能手机和平板电脑的标准组件,但是新一代的智能手机和平板电脑同时也配备LTE无线模块。不幸的是,蓝牙所使用的2.45GHz频段是未经授权的,其相邻的2.6GHz频段则恰恰是LTE所使用的频段,这将可能会导致相互的干扰(参见本文图表)。为了避免干扰,蓝牙必须做出反应。这正是蓝牙4.1版本的主要功能:在蓝牙4.1中加入了去干扰过滤器,能够根据LTE频段的情况调整蓝牙频段,通过所谓自适应跳频的方法,寻找一个少受干扰的无线电信道传输数据,以尽量减少干扰。对于蓝牙4.0版本来说,75%的数据包有可能因LTE模块干扰而丢失,而蓝牙4.1则可以将错误率控制在25%以下。

无干扰地发送和接收

蓝牙传输协议的L2CAP专用信道(逻辑链路控制和适配协议)不仅对于支持蓝牙连接其他无线电通信设备有用,而且对于越来越多各自为政的蓝牙产品也可以起到作用。首先蓝牙4.1可以减少蓝牙传输的干扰,其次目前低功耗蓝牙设备正在经历一个繁荣时期,蓝牙4.1版可以通过一个新的传输方式,进一步减少这种模式下的功耗。在批量模式下报头数据可以被简单地归纳为不同的数据包,然后一气呵成地传送用户数据,这样可以有效地提高批量或块数据传输的效率。

蓝牙设备通信范围小,动辄断开连接是一个几乎每一个用户都曾经遇到过的烦恼。例如,我们只是到旁边的房间接一下电话,回来就得重新与此前连接的无线音箱重新手动建立连接。如果使用蓝牙4.1,这一问题即可迎刃而解,因为蓝牙4.1设备在超出通信范围后,不会很快中断连接,设备制造商可以定义一个更长的时间间隔,让我们接完电话回来仍然可以保持与无线音箱的连接,无需手动重新建立连接。对于4.1版本的蓝牙设备,设备可以等待3min的时间,而此前版本的蓝牙设备,30s后就会中断连接。

事实上,蓝牙4.1对于电脑等许多领域的设备同样有帮助,例如电视与3D眼镜将在蓝牙4.1新功能的支持下获得更佳的效果。首先,电视机与多个3D眼镜的连接将变得更快、更轻松,同时也更加稳定。其次,蓝牙4.1的另一个新功能对于3D眼镜这样数据只沿一个方向传输的设备特别有帮助,在蓝牙4.1的标准下,电视机与3D眼镜之间的数据传输可以是电视机以固定的时间间隔发送数据,3D眼镜只管接收数据,不再需要发送确认信息及任何其他的数据。

灵活的蓝牙4.1连接

蓝牙4.1调整架构使设备可以同时充当主从两个角色,以往蓝牙设备在连接中一个设备被假定为主设备,一个为从设备,而蓝牙4.1允许设备可以同时是主设备和从设备。以运动心率监测设备为例,蓝牙4.1架构下心率带收集数据并传输到运动腕带或者心率表上,与此同时,运动腕带或者心率表可以在连接心率带接收数据的同时连接智能手机,提供数据供分析调整运动计划。而在此前版本的蓝牙标准中,运动腕带或者心率表在连接心率带后,无法同时再连接智能手机。

蓝牙4.1的升级用户完全不需要担心兼容性相关的问题,蓝牙4.1完全向下兼容蓝牙4.0。蓝牙4.1并不需要新的无线通信芯片,从蓝牙4.0到蓝牙4.1的转换可以通过一个免费的固件更新进行。业内专家预计,蓝牙4.1将支持IPv6,这暂时还没有成为现实,但注意只是还没有。然而使用专用的传输信道,已经为支持IPv6奠定了基础。如果下一个版本的蓝牙标准全面支持IPv6,那么每一个蓝牙设备都将获得一个IP地址,可以用于连接互联网。总而言之,未来的蓝牙革命已经蓄势待发。

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