1.3 低功耗蓝牙与经典蓝牙并存的阶段：从蓝牙4.0开始

蓝牙联盟于2010年发布了蓝牙4.0，蓝牙4.0由经典蓝牙（Classic Bluetooth）和低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy）两个部分组成。

1.3.1 为什么会出现低功耗蓝牙

经过多年的发展，蓝牙技术和产品已经广泛应用于消费电子领域，日常所使用的手机都已内置了蓝牙。经典蓝牙可以满足传输音频、图片及文件等应用场景的需求，对于更多需要低功耗、多连接的应用场景却有心无力。

在低功耗蓝牙出现以前，不少运动健康类的产品使用的是传统蓝牙技术，但蓝牙2.1或者3.0的耗电是个难以规避的问题，这些产品只能持续工作一天至数天，特别是对于那些采用纽扣电池供电的运动健康类产品及可穿戴设备，尽管有很好的创意，但由于必须经常更换电池或充电，实际使用效果和用户体验均不理想，我们也很少看到传统蓝牙在这方面有成功的应用。

低功耗蓝牙技术就是在这种需求的推动下下应运而生的。

1.3.2 低功耗蓝牙的起源

低功耗蓝牙的前身是诺基亚、北欧半导体（Nordic Semiconductor）、颂拓（Suunto）等公司于2006年发起的致力于超低功耗应用的Wibree技术联盟。低功耗蓝牙是一项专为移动设备开发的功耗极低的移动无线通信技术，其目的是开发与蓝牙互补的低功耗应用，并希望凭借低功耗的优势，除了在智能手机，还在智能手表、无线PC外设、运动和医疗设备，甚至儿童玩具上获得广泛应用。

上述三家公司都是相关领域中的领先者：诺基亚当时在手机领域有巨大的影响力；Nordic Semiconductor（Nordic）专注于低功耗无线芯片的设计；颂拓是专业的运动手表厂商。这三家企业形成了良好的应用基础和生态。

Wirbee技术联盟的发展引起了蓝牙联盟的关注。蓝牙联盟已经认识到低功耗无线应用的巨大潜力，也一直希望得到低功耗无线技术，因此蓝牙联盟和Wibree技术联盟最终走到了一起，Wirbee技术联盟于2007年并入蓝牙联盟（Bluetooth SIG），作为蓝牙技术的扩展，相关的技术成为蓝牙规范的组成部分，被称为低功耗蓝牙技术（Bluetooth Low Energy，BLE）。

蓝牙4.0的芯片模式分为单模（Single Mode）与双模（Dual Mode）两种。单模只能与蓝牙4.0交互，无法与蓝牙3.0/2.1/2.0向下兼容，仅支持与低功耗蓝牙（BLE）设备的连接；双模可以向下兼容蓝牙3.0/2.1/2.0，通常智能手机、平板电脑、计算机等设备会采用双模的蓝牙芯片，以便与低功耗蓝牙设备和传统蓝牙设备进行交互。

单模主要面向高集成、低数据量、低功耗的应用场景，具有快速连接、可靠的点对多点数据传输、安全的加密连接等特性。本书主要探讨低功耗蓝牙的单模应用。

1.3.3 低功耗蓝牙与可穿戴设备的发展

低功耗蓝牙的出现推动了以智能手环、智能手表等为代表的可穿戴设备的快速发展，对可穿戴设备的智能化有重大的意义。低功耗蓝牙的特性为可穿戴设备提供了稳定的和低功耗的数据传输服务，可以保证可穿戴设备的续航能力，能够为使用电池供电的智能手环、智能手表、智能眼镜、智能头戴等可穿戴设备提供省电、省流量的完美解决方案，给用户带来更佳的体验。

Jawbone和其他如Fitbit、Nike+是最早进入可穿戴市场的品牌，它们很大程度上扮演了智能手环“开荒者”的角色，甚至为智能手表的设计提供了很多灵感和借鉴之处。

在2011年的TED全球大会上，介绍完人类健康问题所面临的严峻形势后，Jawbone的创始人Hosain Rahman拿出了一个腕带造型的小玩意儿，告诉现场观众，它就是Jawbone带来的解决方案——UP一代。2012年，Jawbone新推出了UP二代，一举奠定了其在可穿戴市场的领导地位。

2013年，Fitbit推出了第一款智能手环——Flex，Flex可以说是智能手环的“鼻祖”，它的出现终结了传统计步器的存在。Flex拥有更多的传感器，能记录更多的用户数据，并增加了社交属性（通过连接手机App，实现数据分享）。

与此同时，在对新技术和产品的关注度方面，国内市场对于可穿戴类的智能硬件也丝毫没有落后。2013年，国内推出了Bong品牌的智能手环，该智能手环采用全自动识别算法，能辨识各种运动，如走路、跑步、骑车、开车等。Bong品牌的智能手环采用众筹的方式来进行推广，获得许多智能硬件产品的极客（Geek）和爱好者的追捧，成为手腕上一抹亮丽的景色。

2014年7月22日，小米公司发布了第一代小米手环，依托小米产品的平民定价策略，第一代小米手环凭借其超高的性价比，使得许多人开始关注智能手环这个全新的可穿戴智能产品，使智能手环成为普及度很高的产品，也使可穿戴智能产品得到了市场的广泛认可。

（1）2010年：蓝牙4.0。蓝牙4.0包括了低功耗蓝牙，拥有极低的运行功耗和待机功耗，使用一粒纽扣电池就可以持续工作数年之久；同时低功耗蓝牙还具有低成本、可跨厂商互操作、3ms的低延时、AES-128加密等特色。上一代蓝牙的有效通信距离为10m，低功耗蓝牙将有效通信距离提高到了100m。蓝牙4.0可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、物联网等众多领域，大大扩展了蓝牙技术的应用范围。

（2）2013年：蓝牙4.1。蓝牙4.1在传输速率和通信范围上，和蓝牙4.0相比基本没有变化，但在软件方面有着明显的改进。蓝牙4.1支持与LTE的无缝协作，当同时使用蓝牙4.1与LTE无线电信号传输数据时，蓝牙4.1可以自动协调两者的传输时隙，以确保协同传输，降低相互之间的干扰。

蓝牙4.1加入了专用的IPv6通道，只需要连接到可以联网的设备（如智能手机），就可以通过IPv6与云端的数据进行同步，满足物联网应用的需求。

蓝牙4.1允许低功耗蓝牙主从机间实现自主收发数据，支持外围设备与中心设备角色的互换。支持蓝牙4.1标准的手环、手表、键鼠，可以不用通过PC、平板、手机等数据枢纽，实现自主收发数据。例如，智能手表和计步器可以绕过智能手机，直接实现对话。

（3）2014年：蓝牙4.2。相比于蓝牙4.1的传输速率，蓝牙4.2的传输速率提高了2.5倍；其数据包容量是蓝牙4.1数据包容量的10倍，改善了传输速率和隐私保护程度。在通过蓝牙4.2连接或者追踪用户设备时，必须经过用户许可，用户可以放心地使用蓝牙4.2，而不用担心被跟踪。蓝牙4.2支持6LoWPAN，6LoWPAN是一种基于IPv6的低速无线个域网标准。采用蓝牙4.2的设备可以直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。这一技术允许多个蓝牙设备通过一个终端接入互联网或者局域网，可以使大部分的智能家居产品抛弃相对复杂且功耗高的Wi-Fi连接，改用蓝牙4.2，让传感器和智能家居之间的连接变得更加快捷。

低功耗蓝牙是全新的标准，根据蓝牙联盟的统计数据，低功耗蓝牙设备以显著的速度持续增长，年复合增长率超过26%。