蓝牙技术概述
说到蓝牙技术的定义，可能知道它是一种短距离无线通信标准。而多年来，蓝牙SIG已经发布了各种版本的蓝牙规范。事实上，保持所有不同的蓝牙版本正常运行并非一件易事。以下是蓝牙与蓝牙低功耗的基础知识：
什么是经典蓝牙？
最初的版本，即现今的经典蓝牙，是我们熟悉无线连接的基石。一般来说，经典蓝牙是指蓝牙4.0之前可用的原始蓝牙技术–基本速率(BR)、增强数据速率(EDR)和放大(AMP)。它在2.4GHz频段运行超过79个通道，使电话和耳机等设备能够形成个域网(PAN)，以短距离传输数据。
事实上，经典蓝牙并不是一个官方术语。它是对蓝牙SIG定义的原始BR/EDR/AMP技术套件的便捷参考，展示了该技术的动态演变。此外，它最显著的作用之一是，作为音频设备与手机配对的关键。经典蓝牙对日常生活越来越重要，特别是随着智能手机设备不带耳机插孔的趋势持续发展。通过经典蓝牙连接两个设备的过程现在已是一项常见技能。
什么是低功耗蓝牙？
作为蓝牙4.0核心规范的一部分，低功耗蓝牙(BLE)代表了蓝牙生态系统中能效的巨大飞跃。BLE也称为智能蓝牙，与蓝牙SIG共享相同的管理和监督。其显著特点在于其最低的功耗和节能的睡眠模式。因此，这使得BLE设备能够使用小型纽扣电池长时间运行。
BLE与标准蓝牙在相同的2.4GHz频率范围内运行，但采用独特的跳频扩频(FHSS)方案。虽然BLE与其前身共享相同的无线电频谱，但其运行数据速率约为其一半，从而在节能和有效通信范围之间实现了平衡。
从本质上讲，低功耗蓝牙不仅仅是经典蓝牙的简化版本，而且是一种专门且高效的迭代，可满足需要节能无线连接的一系列应用。
经典蓝牙与低功耗蓝牙：逐个功能比较
以上介绍了蓝牙与低功耗蓝牙的基础知识，下面就来比较经典蓝牙和低功耗蓝牙之间的一些关键技术差异：
电池消耗
虽然与其他无线标准相比，经典蓝牙非常节能，但BLE则进一步降低了功耗。经典蓝牙具有更高的功率要求，而低功耗蓝牙可以仅依靠单个纽扣电池运行数年。对于需要持续低功耗的物联网应用，BLE显然胜出。
数据传输率
经典蓝牙的最大数据速率约为3Mbps，而低功耗蓝牙的最高数据速率约为1Mbps。然而，BLE的较低速率足以定期传输少量数据，这是常见的物联网用例。经典蓝牙的更高吞吐量是以更高功耗为代价的。
延迟
延迟是指数据包传输成功所需的时间延迟。与经典蓝牙的100毫秒相比，低功耗蓝牙实际上实现了约6毫秒的较低延迟时间。因此，BLE可以实现响应速度更快的设备通信，这对于实时物联网应用至关重要。
范围
蓝牙5.0大大增加了蓝牙的最大范围，达到约800英尺或240米。但实际上，经典蓝牙的典型可靠范围保持在30m左右，低功耗蓝牙的典型可靠范围保持在50m左右。在室外视线范围内，BLE最佳范围可达150m。尽管蓝牙5.0有所改进，但范围取决于天线设计和传输功率，而不是核心技术本身之间的差异。
拓扑结构
拓扑是指设备如何在网络内连接和通信。经典蓝牙使用简单的点对点拓扑，其中两个设备直接通信。低功耗蓝牙支持点对点以及星型拓扑，其中许多设备与中央主设备进行通信。此外，BLE还提供从一台设备到多台设备的广播以及蓝牙网状网络。蓝牙LE中的额外拓扑选项使其网络架构更加灵活和可扩展，适合物联网实施。
经典蓝牙和BLE的优缺点
由于蓝牙已经多样化为满足不同需求的标准，因此了解它们各自的优势和局限性非常重要。现在让我们总结一下LE蓝牙与经典蓝牙的一些主要优点和局限性：
经典蓝牙的优点
- 更高的吞吐量：经典蓝牙具有约3Mbps的更高数据传输速率，可快速传输大文件（如音频流）。
- 向后兼容性：经典蓝牙保持与传统设备的向后兼容性，保持与旧配件的连接。
- 成熟的技术：作为历史悠久的标准，经典蓝牙受益于数十年的完善和广泛的兼容性。
经典蓝牙的缺点
- 高功耗：由于传输和发现过程中的高功率需求，蓝牙设备的电池寿命很快就会耗尽。
- 连接速度慢：经典蓝牙的延迟约为100毫秒，对于需要快速来回通信的应用来说比较滞后。
- 有限的拓扑和连接：经典蓝牙仅提供简单的点对点拓扑，并将从属连接限制为7个设备。
低功耗蓝牙的优点
- 低功耗：只需一块小电池即可持续使用数月或数年，非常适合物联网设备。
- 优化延迟：延迟低至6毫秒，可实现响应灵敏的控制应用。
- 低成本：芯片组和组件的低成本使BLE设备成本非常低。
低功耗蓝牙的缺点
- 较低的数据速率：最大数据速率约为1-2Mbps，不适合高带宽通信，并且远低于WiFi/蜂窝网络。
- 有限范围：即使在视线范围内，典型覆盖范围也低于200m。
- 环境影响：墙壁或身体等障碍物会降低性能。
蓝牙与低功耗蓝牙：不同的用例
经典蓝牙和低功耗蓝牙根据其功能适合不同的应用。正如前所探讨的，经典蓝牙最常用于无线耳机和扬声器等音频设备，以及设备之间的文件传输。事实上，它是供普通消费者直接使用的，可以轻松购买和使用这些蓝牙设备。
相比之下，BLE针对商用物联网设备进行了优化，因为其具有低功耗周期性数据收集的效率。虽然BLE也用于个人设备，如专注于数据收集的健身追踪器，但其在医疗保健监视器和工业环境中大量使用，用于位置服务和状态监测。BLE的低功耗和高效率，使其成为涉及频繁小数据传输的物联网用例的理想选择。
考虑到上述比较，以下是经典蓝牙与低功耗蓝牙的不同用例：
常见的经典蓝牙用例包括：
- 流媒体音乐无线耳机和音箱
- 连接无线键盘、鼠标和打印机
- 车内免提通话
- 设备间文件传输
- 通过网络共享提供互联网连接
低功耗蓝牙针对收集少量传感器数据的紧凑型物联网设备进行了优化。常见的BLE用例包括：
- 连接可穿戴健身追踪器，监测步数，心率等
- 智能家居传感器，用于温度、运动等
- 位置信标提供邻近服务
- 用于状态监测的工业物联网传感器网络
- 需要低功耗的医疗保健设备，例如血糖监测仪
- 检测附近公共汽车/火车的公共交通应用
总结
总之，蓝牙技术在未来将继续发挥重要作用，通过不断创新和进步，为各种领域的应用提供更加便捷、高效的无线连接方案，推动数字化、智能化进程的发展。
