【技术】蓝牙5.0（Bluetooth 5.0）技术知识详解，Silicon Labs提供全方位蓝牙5的设计支持

蓝牙技术联盟已正式宣布推出新一代的核心规格版本“蓝牙5”（Bluetooth 5）。其主要更新包括更长的传输距离、更快的传输速度、更大的广播数据传输量，以及与其他无线技术的互操作性和共存性的提升。蓝牙5将在更广的范围内实现简单、轻松的互联设备互动，进而持续提升物联网体验。

蓝牙5的主要特性更新包括4倍的传输距离、2倍的传输速度、以及8倍的广播数据传输量的增长。更长的传输距离将支持整个家居及楼宇范围的覆盖，实现更加稳健且可靠的连接。更快的速度将为设备带来更高的响应能力和性能。广播数据传输量的提升，也使得设备能够向改进后更符应用场景的解决方案发送更多数据。

此外，蓝牙5能帮助减少蓝牙与其他无线技术之间的潜在干扰，藉此更新，以确保蓝牙设备能够在日益复杂的全球物联网环境中与其他各类设备并存。与此同时，蓝牙5仍然保持着一貫低功耗的特性，且满足开发人员在设备或应用的各种需求。先让我们来看看蓝牙5的三“大”技术革新。

更大的传输频宽

蓝牙5最显著的改善在于能够达到2Mbps的数据率，这是在与低功耗蓝牙相同的功率封包下，通过改变信号调制的方法而达成的。其实这基于了非常简单的想法，蓝牙5使用两倍的调制率从而获得相较于4.2版提升近两倍的速度。

根据蓝牙技术联盟的资料，可以看到蓝牙5的带宽比4.0/4.1版本高4.6倍，比4.2版本高约1.7倍。更高的带宽可以转化为更高的速度，这将允许蓝牙低功耗能比以往更快速地传输数据流 —— 既更高效、且占用更少的频带，因而更适用于快速数据传输。对于诸如OTA固件升级或可穿戴设备数据日志同步等应用场景，蓝牙5将再次颠覆用户体验，而更高的速度也将为未来高数据速率流传输奠定坚实的基础。

从1兆到2兆的速率提升，还仰赖了蓝牙5新的PHY模式：

• LE1MPHY-1M/s比特率；未编码（Uncoded）。蓝牙4.0中也使用相同的PHY。

• LECoded PHY（新）- 通过纠错编码支持1M/s符号速率。用于蓝牙5的“4倍范围”。

• LE2MPHY（新）- 2M/S符号速率；未编码。用于蓝牙5的“2倍速度”。

通过使用两种新PHY，我们将获得4倍的传输距离和2倍的传输速度，将为设备带来更高的响应能力与性能。

大幅扩展的传输范围

基于频谱的扩展，蓝牙5也增大了传输范围。他是如何达成的呢？答案是编码的方式！通过一个二分之一码率和八分之一码率的代码，其中，二分之一码率的代码在500kbps下，提供了大约4-5dB的灵敏度以及接近两倍的范围；至于八分之一码率的代码则可以125kbps下达到12dB的灵敏度，并将传输距离扩大至四倍。

更强大的广播性能

在蓝牙4.0中，所有广播都是在40个2.4GHz ISM频段信道中的3个上进行的。有了蓝牙5，现在有两组广播信道：首要（Primary）广播信道和次级（Secondary）广播信道。

回想蓝牙4.0，广播有效载荷最多为31个八位字节。而在蓝牙5中，我们通过添加额外的广播信道和新的广播PDU，将有效载荷增加到了255个字节，进而大幅提升了广播数据的传输量，使得设备能够在广播数据包当中承载更多的数据，为面向非连接的应用提供了更多的灵活性，使得设备能够向改进后更符应用场景的解决方案发送更多数据。

BLuetooth 5闪耀的未来

蓝牙5的推出正值行业增长的关键时期。根据ABI Research调研机构高级分析师Ryan Martin指出，预计至2021年，全球联网设备安装将达到480亿，且这其中近三分之一将采用蓝牙技术。

ABI Research指出，全球无线连接市场增速迅猛，至2021年，年度IC出货量预计达到100亿。蓝牙5的推出将降低产品设计的复杂性与成本，让制造商在面对不同应用和用例时能够具有更高的灵活性，藉此为物联网市场中的诸多垂直领域创造全新机遇。

消费者将有望在蓝牙5正式发布后的两到六个月内，看到采用蓝牙5的产品。有了蓝牙5，蓝牙将继续刷新人们的物联网体验，并一如既往地拥抱技术进步，激发物联网的无限潜力。

除了这三“大”项大家早已耳熟能详的技术更新外，这次蓝牙5的更新还包括最大发射功率从原来4.0到4.2版本10dBM到现在的20dBM，以及减少蓝牙与其他无线技术之间的潜在干扰，确保蓝牙在日益复杂的物联网环境中与各类设备兼容性。

为大家讲解了蓝牙5的技术更新后，大家探讨了蓝牙5将如何影响诸如Beacon、室内定位、Mesh等着重于物联网应用的蓝牙服务功能。通过以下的基础Q＆A，加深对蓝牙5的知识吧：

Bluetooth 5 的入门Q&A

Q：在蓝牙5的核心规范当中，有关于蓝牙mesh的更新吗？

A：目前蓝牙 Mesh标准还在SmartMesh工作组的讨论当中，目前是处于v0.9的版本。预计在2017年上半年正式发布。蓝牙Mesh标准是独立于核心规格版本外，因此不在蓝牙5核心规格内。未来只要是蓝牙4.0/4.1/4.2/5及以上等版本的设备，在硬件及其运算能力的支持下，就可以透过firmware的升级，快速更新为Mesh设备，成为蓝牙网状网络中的一个节点。

Q: 目前蓝牙5已经发布，多久可以看到蓝牙5的设备面世？

A：预计在2~6个月内，可以看到兼具蓝牙5的相关设备面世。目前，已经有成员公司提供蓝牙5开发板。

Q: 蓝牙5具有2倍的传输速度提升，可以传输音频吗？

A：蓝牙5的传输速率提升无疑为更高级的音频应用打下了坚实的基础，更多的关于音频应用的更新也会陆续到来。如果有最新的进展，蓝牙技术联盟将会在第一时间通过官方网站以及我们的社交平台上与大家分享。

SILICON LABS提供全方位蓝牙5的设计支持

随著蓝牙5的亮丽登场，芯科科技（Silicon Labs）做为全球领先的蓝牙解决方案供应商也快速因应，提供设计工程师最新、最完整的软件堆栈和硬件平台支持，包括新一代的Blue Gecko无线SOC和模块方案，不仅支持1MB快闪和ARMCortex-M4 MCU，还藉由集成可达到+19dBm输出功率的放大器延展了传输距离，通过搭载Bluetooth 5 的最新协议可将数据吞吐量提升至两倍，更重要的是我们的平台加装了硬件加密技术，可以增强网络资料安全。

在软件方面，Silicon Labs也提供了功能丰富的Simplicity Studio开发工具，内建支持Bluetooth Low Energy协议堆栈、C-based编程工具、视觉化的功率使用图型和优化工具，并且能实现软件重覆利用，帮助工程师将设计从模块方案转移至SoC架构。

最后，Silicon Labs还提供一套集成软硬件的蓝牙开发板，让工程师可以快速展开并评估最新蓝牙标准的设计，掌握市场首波商机。

欲了解Silicon Labs的蓝牙解决方案和参考设计，请联系世强。

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