低功耗蓝牙

XXXX（中文题目）低功耗蓝牙安卓4.3（接口平台等级为18）引入了一种内嵌式平台，该平台在中心层面为低功耗蓝牙提供了支持，也为各种应用发现蓝牙设备、请求蓝牙设备提供服务、读取写入数据提供了一些接口支持。与传统蓝牙设备不同的是，低功耗蓝牙能明显地降低使用功耗。这使得安卓应用可以通过低功耗蓝牙系统，与相邻的传感器、心率监护仪和健身设备等低功率设备进行通信。低功耗蓝牙当前的智能蓝牙（Bluetooth Smart）标识低功耗蓝牙（在市场中被称为智能蓝牙）是一种无线个人局域网技术，并被旨在提供新的健康看护应用，健身设备应用、安保应用和家庭娱乐设施应用的蓝牙技术联盟进行市场推广。与传统蓝牙设备相比，低功耗蓝牙在提供近似于同一水平的通信质量的同时，能够明显地节约能源、降低费用。智能蓝牙（Bluetooth Smart）最初是由诺基亚在2006年以”Wibree”的名称提出来的。这一标准是在2010年，通过融入蓝牙核心规范4.0版，进而提出的蓝牙主要标准。包括iOS、安卓、WP和黑莓等手机系统和包括OS X、Linux和Windows8等计算机系统的一系列操作系统都原生支持智能蓝牙（Bluetooth Smart）。蓝牙技术联盟预言在2018年之前，将有超过百分之八十的支持蓝牙的智能手机将会支持智能蓝牙。兼容性智能蓝牙（Bluetooth Smart）不能实现向后兼容，即不能与以前的（通常称之为“传统”）蓝牙协议相兼容。蓝牙4.0标准允许设备使用传统蓝牙系统和低功耗蓝牙系统。智能蓝牙（Bluetooth Smart）和传统蓝牙一样，使用2.4GHz频段，这使得支持两种蓝牙模式的设备使用一种电磁波波段。低功耗蓝牙系统也采用2.4GHz频段。但是，低功耗蓝牙系统使用一种更简单的调制系统。智能蓝牙品牌在2011年，蓝牙技术联盟宣布智能蓝牙（Bluetooth Smart）标志将疏通新的低功耗蓝牙设备与其他蓝牙设备之间的兼容性。蓝牙智能连接（Bluetooth Smart Ready）技术提供了一种同时兼容传统蓝牙和低功耗蓝牙模式的双模式兼容方法。智能蓝牙（Bluetooth Smart）技术适用于一些低功耗设备，这些设备需要其他一个智能蓝牙设备或者支持蓝牙智能连接（Bluetooth Smart Ready）的设备相匹配，才能发挥其应有的功能。市场定位蓝牙技术联盟定位于一系列可以应用低功耗蓝牙技术的市场，在智能家居、健康、运动和健身设备等市场的应用尤为明显。说明的优点包括以下几点：低功耗要求、一粒纽扣电池便可以实现数年或数月的续航小体积与低资费可以兼容目前已投入使用的手机、平板和计算机。发展历史现在已不复存在的标志Wibree在2001年，诺基亚所进行的调查显示适用于各种场景的无线技术并没有出现。该公司开始开发一种适用于蓝牙标准的无线技术，这项技术所需的功率更低，成本也更为低廉，与此同时，能够最大限度地减少蓝牙技术间的差异。这些研究结果发表于2004年，并使用”低端扩展(Bluetooth Low End Extension)”这一名称。在与诸如欧盟FP6项目(即含羞草项目)等研究伙伴进一步研究这项这项技术后，这一技术在2006年十月份以” Wibree”这一名称向公众发布。2007年6月，在与蓝牙技术联盟进行谈判后，双方达成了一项协议，将Wibree作为未来的超低功耗蓝牙技术规范的一部分，这也就是现在名为“智能蓝牙（Bluetooth Smart）”的蓝牙技术。智能蓝牙（Bluetooth Smart）与蓝牙核心规范4.0版的融合完成于2010年早期。第一款实现蓝牙4.0规范的智能手机是发布于2011十月的iPhone 4S。其他的许多厂商在2012年才发布支持蓝牙智能连接（Bluetooth Smart Ready）的设备。应用为了与最初的蓝牙规范相衔接，蓝牙技术联盟制订了一些，这些配置文件服务于一些工作规范，使得蓝牙设备可以在低能耗这一特殊应用环境下工作。为了确保设备间的兼容性，制造商将会为他们生产的设备制定一些适当的规范。一个设备可能包含多种配置文件。目前所有的低功耗的应用程序配置文件都是基于通用属性配置文件或者一种用于发送和接收较短的信息数据的被称为低功耗链路一般性规范，即GATT协议。蓝牙4.0规范需要更低的能耗，能提供更高的比特率。在2010年，一家名为“Daelibs”的澳大利亚公司在其名为“Seeknfind”的区域考勤方案中，第一次在室内接近传感器中使用了蓝牙技术。Daelibs公司设计和制造了基于蓝兆芯片的用于购物中心的蓝牙信标。2014年，英国的CSR公司（Cambridge Silicon Radio，现在是高通公司的一部分）启动了无线网格网络，即“CSR Mesh”。 无线网格网络（CSR Mesh）协议在网络中使用智能蓝牙（Bluetooth Smart）技术来和其他智能蓝牙（Bluetooth Smart）设备进行通信。每一个设备都能向其他智能蓝牙（Bluetooth Smart）设备传递信息，这创造了一种网格（Mesh）效应。比如说，使用一台智能手机关闭一整栋大楼里的所有电灯。蓝牙技术联盟最近形成了智能无线网格网络（Smart Mesh）技术研究小组，并在努力和定义其使用场景，以期尽快形成一种标准规范。医疗保健配置文件在医疗保健应用中，蓝牙智能设备有很多配置文件。Continua健康联盟财团推动这些与蓝牙技术联盟间的技术合作。BLP (血压配置文件)用于测量血压。HTP (体温配置文件)用于医用体温测量设备。GLP (血糖浓度配置文件)用于血糖浓度监测仪。CGMP (连续血糖浓度配置文件)用于连续血糖浓度监测仪。运动与健身配置文件BCS(关于身体成分的服务)CSCP(自行车车速和踏频的配置文件) 用于安装在自行车或者运动型自行车上的传感器，这些传感器可以测量自行车车速和踏频。CPP（关于骑车消耗所消耗的能量计量的配置文件）HRP（心率配置文件）用于测量心率的设备。LNP（定位和导航的配置文件）RSCP（跑步速度和步频的配置文件）WSP（关于体重的配置文件）用于连接互联网的配置文件IPSP（用于支持互联网协议的配置文件）用于一般传感器的配置文件ESP（环境状态传感器配置文件）UDS（用户数据服务）用于人机交互的配置文件HOGP（基于GATT的人机交互接口的配置文件）接近感应“电子围栏”应用非常适合于需要一直开启的设备的长时间使用。iBeacon（苹果公司开发的一种十分精确的定位技术）设备的生产厂商为了利用苹果公司兼容的iDevices设备所提供的接近感应功能，为他们的设备制订了一些比较适宜的规范。相关的协议包括如下几种：FMP“找到我”这一功能的配置文件，这一技术使得一个设备可以向另一个已丢失的设备发出警告信号。PXP关于接近感应的配置文件，这一技术允许附近的监测仪可以探测附近的设备是否在较近的范围内。即使无法探测到确切的距离长度，物理上的附近范围可以通过电磁波接收器所接收的电磁波强度来加以区别。特别地，当两个设备间的距离超过一定范围后，警报声便可能响起。警报和时间的配置文件手机的警报状态配置文件和警报通告配置文件允许一台用户机接收诸如来自其他设备的来电提醒等通知信息。时间配置文件允许从服务器设备设置用户机的当前时间和时区信息，比如说同步手表和一台手机的网络时间。电池服务可以显示一块电池或者一系列电池的电量和剩余电量水平。设计实现芯片最早开始于2009年后期，多个制造商宣布智能蓝牙（Bluetooth Smart）集成电路的生产已经实现。智能蓝牙的设计实现通常通过软件无线电来实现，所以蓝牙版本的升级可以通过固件更新来实现。硬件现在发布的手机通常具备使用传统蓝牙和智能蓝牙（Bluetooth Smart）的软件、硬件基础。蓝牙技术联盟维护了一系列设备。操作系统 iOS 5及以后的版本Windows Phone 8.1Windows 8及以后的版本Android 4.3及以后的版本黑莓Linux 3.4，之后的版本则通过BlueZ 5.0进行支持Unison OS 5.2（统一操作系统）技术细节无线电接口智能蓝牙（Bluetooth Smart）技术和传统蓝牙使用了相同的频段（2.400 GHz-2.4835 GHz），但是使用了不同的信道。传统蓝牙划分为79个带宽为1MHz的信道，而智能蓝牙（Bluetooth Smart）则划分为40个带宽为2MHz的信道.在同一个信道中，类似于经典蓝牙的基本速率方案，智能蓝牙（Bluetooth Smart）采用了高斯频移调制来传输数据。比特率为1Mbit/s，最大传输功耗为10 mW。进一步的细节在蓝牙核心规范4.0版本介绍文献中的卷6部分（物理层规范）有所介绍。智能蓝牙（Bluetooth Smart）采用跳频技术来减弱窄带干扰问题。传统蓝牙虽然也使用了跳频技术，但是技术细节不尽相同。最终，随着美国联邦通讯委员会（FCC）和欧洲电信标准协会（ETSI）将蓝牙技术作为一种跳频扩频技术方案，智能蓝牙（Bluetooth Smart）被定义为一种采用数字调制技术或者直接序列扩频技术的系统。技术指标传统蓝牙技术智能蓝牙技术应用距离100米（330英尺）大于100米（大于330英尺）空气介质中的比特率13 Mbit/s1 Mbit/s应用程序吞吐量0.72.1 Mbit/s0.27 Mbit/s从属设备数量未定义取决于实际情况安全性56或128位加密和应用层用户定义的128位加密CBC-MAC和应用层用户定义的计数器模式下的高级加密标准（AES）鲁棒性自适应的快速跳频技术，前向纠错（FEC）和快速正确应答信号（ACK）自适应的跳频技术，懒惰确认，24位的循环冗余校验码（CRC）和32位的数据完整性检验延迟（从非连接的情况下恢复）典型值为100ms6ms发送数据的最小总时间 100ms3ms发音能力是否网络拓扑结构分布式网络分布式网络能耗参考值为1W0.010.5W（根据使用情况而定）消耗的电流的峰值小于30毫安小于15毫安是否可以搜索服务是是配置文件是是主要使用场景手机、游戏、耳机、立体声音频播放、智能家居、可穿戴设备、汽车行业、个人电脑、安保、临近感应、医疗保健、运动和健身设备等手机、游戏、智能家居、可穿戴设备、汽车行业、个人电脑、安保、临近感应、医疗保健、运动和健身设备、工业应用等或许可以从蓝牙技术联盟的官方规范中获取更多的技术细节。但是，需要注意的是能耗并不是蓝牙技术规范之一。软件模型所有智能蓝牙（Bluetooth Smart）设备都使用通用属性配置文件（GATT）。通过蓝牙智能感知操作系统提供的应用编程接口通常会的GATT概念进行开发。GATT有以下一些专业术语：客户端执行GATT的命令和要求的设备，并且接受响应，例如，一台计算机或智能手机。服务端执行GATT的命令和要求的设备，并且回馈响应，例如，一个温度传感器。特性一个传输于客户端和服务端之间的数据值，例如，当前的电池电压。服务相关特性的集合，它们共同运作，完成特定的功能。比如说包括温度测量值特性的健康温度计服务和测量设备之间的时间间隔的服务。描述符一个描述符提供了一种特性的附加信息。比如说，温度值特性可能具备一个单位参量额传感器所能测量的最大值、最小值。描述符的数量是可选择的，每一种特性可以有任意数量的描述符。一些服务和特性值可以用于管理。比如说，模型名称和序列号可以在通用存取服务中作为标准参数。服务还可以包括其他服务作为子功能；该设备的主要功能是所谓的初级服务，辅助功能指的是次要的服务。标识符服务，特性和描述符统称为属性，并通过通用唯一标识符来进行分别。任一一种服务，特性和描述符的实现都可能会选择一个随机或伪随机的通用唯一标识符，但是蓝牙技术联盟为标准属性保留了一定范围内的通用唯一标识符（序列号为xxxxxxxx-0000-1000-8000-00805F9B34FB的通用唯一标识符被保留）。为了提高效率，这些标识符在协议中被表示为16位或者32位的数据，而非通用唯一标识符所要求的128位数据。比如说，设备信息服务拥有短码0x180A，而不常使用0000180A-1000-。完整的列表在线保存在蓝牙指定号码文件。GATT操作GATT协议为客户端发现服务端的信息提供了大量的命令。为所有的主要服务发现通用唯一标识符。通过已知的通用唯一标识符搜寻一种服务。为已知的主要服务搜寻次要服务。搜寻与已知的通用唯一标识符相符的特性。为一种特殊特性读取所有的描述符。也提供了一些写入（从服务端向客户端传输的数据）和读取（从客户端向服务端传输的数据）特性值的命令:一种数值可能被特定的特性通用唯一标识符或者句柄值读取。写入操作需要通过句柄来分析特性值进而进行，但是是否需要响应服务器是可以选择的。当特性的数据长度超过了无线链路的最大传输单元（MTU）时。可以进行“长写”和“长读”操作。最后，GATT协议提供了通知和指示命令。客户端可能会对来自服务端的特性请求一个通知。服务端可以在该特性值存在的时候想客户端发送该值。比如说，一个温度传感器可能会在每次测量的时候都通知一次客户端。这防止了客户端对服务端进行轮询，而轮询则会使服务端的无线