BLE技术，如何高效赋能IoT短距无线通信？

随着物联网（IoT）无线通信技术的持续应用，现代产业的运作方式正被加速重塑，从智能家居到智慧城市，从随身设备到工业自动化，数以亿计的终端设备正共同织就着一张张无形的互联网络。

而在这些设备网络中，低功耗蓝牙（BLE）技术作为典型的短距无线通信技术，凭借着低成本、易部署、功耗低等优势，已成为物联网通信生态中的重要组成部分。

与经典蓝牙技术相比，BLE技术旨在保持同等通信范围的同时显著降低产品的运行功耗和制造成本，因此使用BLE芯片的IoT设备仅靠钮扣电池就可稳定运行数年之久。

BLE技术，如何赋能短距通信生态？

传统蓝牙技术虽已成熟，但其较高的功耗和点对点的通信拓扑难以满足IoT设备对长续航、小型化与广组网的需求。而BLE技术通过精简协议层、优化连接机制，可将功耗降低至传统蓝牙的十分之一，同时保持10-100米的通信距离，是短距IoT设备的理想选择。

经典蓝牙与低功耗蓝牙 图源：SIG

从技术层面剖析，BLE的卓越性主要源于其精巧的协议设计。

BLE采用跳频扩频（FHSS）技术，可在2.4GHz频段的40个物理信道中快速跳变，既能有效规避干扰，又可降低单信道的通信负荷。同时，与传统蓝牙设备在工作时保持持续连接状态相比，BLE设备大部分时间处于休眠状态，仅在活动发生时被唤醒进行数据传输，这种“事件驱动”的唤醒机制使其平均功耗可控制在微安级别。

在通信模式上，BLE设备可同时处于广播状态与连接状态。广播状态下，BLE设备可以向周围发送广播消息，实现一对多的信息传播，适合用于传感器数据广播等场景，多个接收设备可以同时接收来自 BLE设备的广播数据。同时，BLE设备也能够与其他设备建立点对点的连接，形成双向控制链路，用于更复杂的交互和控制操作。例如：

在智能门锁领域，其可以通过广播状态发送门锁的状态信息等，同时与手机等设备建立连接，实现远程控制门锁开关、设置密码等双向交互功能。

在室内定位领域，设备可利用广播信号进行位置信息的广播，多个定位节点通过接收广播信号来确定设备的位置，同时也可以与设备建立连接，实现更精确的室内定位和导航。

在资产追踪领域，BLE设备可以广播资产的相关信息，如设备编号、位置信息等，让多个监控设备能接收到这些信息，同时也能与管理人员的终端设备建立连接，方便进行实时追踪和管理，如远程查询资产详细信息、设置追踪参数等。

如何选择一款合适的BLE芯片?

当开发者着手设计短距IoT设备时，选择一款优秀的BLE芯片/模组往往决定着产品的最终性能及其市场竞争力。优秀的BLE芯片/模组需要在运行功耗、传输速率、射频性能、集成度与开发便利性之间找到最佳平衡点。

蓝牙射频芯片CMT4531为例：

在运行功耗方面，CMT4531的峰值发送电流为4.2mA @0dBm/3.3V，接收电流为3.8mA@3.3V ，且其在睡眠模式的休眠电流仅为1.4μA@3V ，芯片功耗极低，在纽扣电池供电下可实现长达数年甚至十年的超长续航。

在传输速率与射频性能方面，CMT4531的最大发射机功率为6dBm，且其在BLE 1Mbps PHY协议下的接收灵敏度为-96dBm，在BLE 2Mbps PHY协议下的接收灵敏度为-93dBm，可在复杂电磁环境中保持稳定连接。

在集成度方面，CMT4531采用了QFN32(4mm×4mm) 封装技术，极易集成至终端IoT产品中，可极大地提升空间利用率，提升产品的便携性和美观度。

在开发便利性方面，CMT4531可提供完整的软件开发套件和丰富的协议栈资源，支持OTA升级和AES-128加密，可大幅缩短IoT产品的研发周期。

CMT4531还搭载了32位ARM®Cortex™-M0内核，最高工作主频64MHz，配备48KB SRAM与256KB FLASH，支持无线数据透传功能、全双工双向通讯，最低波特率9600bps。同时，CMT4531支持BLE Mesh协议下的Friend、LowPower、Proxy、Relay等多节点特性，是打造短距IoT网络的理想选择之一。

展望未来，随着高数据吞吐量（HDT）、更高频段、蓝牙LE音频增强和超低延迟HID等未来功能的陆续实现，BLE技术将不断刷新IoT短距通信技术的性能边界，丰富万物互联时代的通信生态，以满足世界不断增长的无线连接需求。