为物联网而来的蓝牙5.0

黄东香,孙华

(西华大学(机械工程学院)，四川 成都 610039)

1 物联网的简介

物联网以互联网为基础，实现了物与物之间的联系，是无线通信领域发展的必然趋势。物联网技术综合设计和联系到多种技术，其中包含了各类型识别技术、计算机软件技术、智能传感技术等等。广泛延伸和渗透到了多个领域和行业中，逐步发展成为了计算机科技浪潮和互联网应用浪潮后的第三次科技浪潮。

2 蓝牙技术的发展简史

提出蓝牙是为了用无线连接代替有线电缆,其目的是为了改变人们的生活方式，运用低成本，低功耗的无线通信使人们的生活更加方便快捷。

1999.7.26诞生了第一个正式版本是蓝牙1.0A,因为是早期设计，还存在很多的不足，经过不断的改进，在2001年推出了蓝牙1.1，形成了蓝牙1.1标准，其传输速率约在748～810Kbps,容易受到同频率的产品干扰而影响通信质量。2004年推出了蓝牙2,其传输速率达到了1.8-2.1Mbps,开始支持双工模式，并实现了简易安全的配对。蓝牙3.0的数据传输速率是蓝牙2.0的八倍，资料的传输非常快速，其功耗也更低。因为蓝牙3.0采用了一种全新的交替射频技术,允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确的射频。蓝牙4的发布,最大的意义在于低功耗，有效覆盖范围从之前的10米扩大到了100米，还增强了隐私的保护。大量的手机和平板电脑都采用了蓝牙4的功能。美国时间2016年6月16日,蓝牙技术联盟(Special Interest Group,SIG)正式推出了第五代蓝牙技术,蓝牙5.0标准比蓝牙4.2标准不仅在通信速度上提升了2倍,通信距离扩大了4倍，通信容量增大了8倍，还优化了Io T物联网底层功能。这为物联网无线通信提供了一个低功耗高效率的解决方案,进一步推动了物联网的发展。

3 常见的物联网无线通信技术

3.1 Zig Bee

Zig Bee是一种短距离、低功耗、低速率、低复杂度、低成本的无线网络技术。IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议是Zig Bee的基础，Zig Bee在该基础上定义了应用层和网络层，大大降低了无线通信的功耗，延长了电池的使用寿命，电池工作时间可以长达2年。但相较于蓝牙5.0其传输距离较短。

3.2 WIFI

WIFI是一种短距离无线通信技术，最大的优点是传输速度高，可达到11Mbps，且其有效距离也较长。由于它传输速度快、组网灵活、成本较低，符合社会信息化的需求，被广泛应用于生活中。但WIFI的无线通信质量不是很好，数据的安全性能比蓝牙差一些，而且其功耗很大。

3.3 NB-Io T

NB-Io T是一种广覆盖、低功耗、大连接、低成本的广域物联网技术。其移动性能不强，更加适合静止的场景。比如采集水、电、气等的数据。

4 物联网中的蓝牙5.0

当前,物联网通信领域发展的非常迅速，竞争也相当激烈,低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy,简称BLE)技术已成为物联网领域领先的通信标准之一,但相对于其他标准而言,蓝牙技术的优势并不突出。最近新发布的蓝牙5.0在低功耗蓝牙的基础增加了很多新的特性,由于这些新的特性,蓝牙5.0很有可能成为物联网无线通信的最终标准。

新一代的蓝牙5.0最大的一个优势是通信速度提高了一倍,这意味着其功耗也减小了一半。在很多物联网应用中,其实对通信速度的要求并不是很高,但是功耗是一个大问题。因为大多数物联网应用并不需要传送流媒体,比如可穿戴产品，这就是很典型的代表。以运动手环为例,一款手环是否成功的关键因素就是其续航时间。蓝牙5.0将通信速度提高了一倍,那么其通信时间减少了将近原来的一半,这就相当于把功耗降低到接近原来的一半。功耗的减半也就意味着续航时间延长了一倍,所以蓝牙5.0对于可穿戴产品来说有很大的益处。

蓝牙5标准广播包的数据承载量是蓝牙4.2的8倍，这使得蓝牙设备的交互方式发生重大改变。蓝牙5.0提高通信容量以后，设备之间在无线传输之前不再需要安装任何程序，也不再需要事先进行配对等操作，实现了即用即连。这使蓝牙设备具备无连接传输能力，与WIFI技术联手提供更精准的室内导航服务，其精度达到1 m的定位,从而有效扩展了蓝牙5.0的应用价值。

蓝牙5.0的另一个优势是其通信距离增长了4倍，这就意味着蓝牙在智能家居市场较WIFI已经不再是处于劣势，将占有一席之地。对于蓝牙键鼠和可穿戴产品,通信距离的增长也是一大优势，用户不再担心由于距离变远而掉线。此外，蓝牙5.0的功耗相较于WIFI更低，所以蓝牙在智能家居领域的优势就非常明显了。

5 结语

对于日益普及的物联网、智能穿戴设备来说,蓝牙5.0的高速率、低功耗、深覆盖、大容量等特性发挥着重要作用。特别是蓝牙5.0实现了极低的待机与运行功耗,这使得蓝牙设备使用一粒纽扣电池就能运行数年,并且在最大限度上满足了设备对长时间运行、网络传输稳定的要求。相较于其他近距离无线通信突显了更多的优势。由此可以预见,蓝牙5必将会在物联网等领域将得到更广泛的应用，将占据更多的市场份额。