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蓝牙3.0+HS规范及其要求简述
2009-05-26 16:39:10 栏目：通讯专栏
核心导读
文章脉络/关键词：
蓝牙3.0+HS、蓝牙技术规范、AMP交替射频技术、蓝牙BQB认证、高速无线传输、蓝牙WiFi融合
内容摘要：
蓝牙技术联盟于2009年正式发布蓝牙3.0+HS规范，核心创新在于引入Generic Alternate MAC/PHY（AMP）技术，通过整合802.11 WiFi射频将传输速率提升至24Mbps，达到前代8倍。新版本在保持低功耗的同时，支持高清视频流与高速文件传输，并简化了资格认证流程。
AI 深度解读
蓝牙3.0+HS的发布标志着短距离无线通信进入融合时代。2009年蓝牙技术联盟打破单一射频传统，通过AMP架构实现蓝牙协议栈与802.11 WiFi的动态切换，这一设计哲学深刻影响了后续蓝牙4.0双模方案的诞生。从技术演进看，24Mbps的速率突破使蓝牙首次具备承载高清多媒体业务的能力，而增强型功率控制（EPC）机制则回应了业界对能耗的顾虑——设备可在空闲时快速进入低功耗状态。对于制造商而言，平滑升级路径降低了迁移成本：芯片厂商如CSR、Broadcom仅需通过A2MP和80211PAL两项新增测试即可获证，终端产品更可沿用既有RF测试框架。该规范的战略意义在于为物联网时代预演了"多射频协同"的技术范式，尽管UWB后续未成为主流，但AMP的开放架构为蓝牙5.0的LE Audio和高速模式奠定了工程基础。
蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)颁布新一代标准规范“Bluetooth Core Specification Version 3.0 + High Speed”(蓝牙核心规范3.0版+高速)正式版本，可简称为“蓝牙3.0+HS”，或者“蓝牙3.0”。
蓝牙3.0的核心是加入了“Generic Alternate MAC/PHY”(AMP)。使蓝牙设备能最大限度的利用多种高速无线技术中更高的传输速率。这是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。下图是蓝牙3.0的系统框架图:
蓝牙3.0版本的变化主要有如下几点：
|
Name |
Rationale |
Use Case |
|
Generic Alternate MAC/PHY (AMP) |
能够通过交替使用不同的无线技术达到更高的传输速率利用。 |
能够交替使用不同无线技术 |
|
802.11 Protocol Adaptation Layer (PAL) 802.11协议适应层 |
使Generic AMP能够在802.11技术下工作 |
高速文件传输，同步与视频分享 |
|
Unicast Connectionless Data (UCD)单向广播无连接数据 |
通过消除L2CAP的配置步骤减少那些需要快速连接和发送少量数据应用的反应时间. 能够使某些设备更多的保持断开状态以减少功率消耗. |
减少反应时间与功率消耗 |
|
Enhanced Power Control(EPC) 增强型功率控制 |
改进的功率控制支持多种调制模式 |
传输距离最大化 |
|
Read Encryption Key Size 读取密匙大小 |
主机能够读取密匙大小以判定加密要求 |
增加安全性 |
现今AMP中加入的无线技术是802.11, 也是我们平时所熟知的WiFi技术。WiFi技术的加入使蓝牙3.0的速率提升到了24Mbps, 是蓝牙2.1+EDR的8倍。可以轻松的应用于大量数据，高清视频流的传输，以及其他对于传输速率要求较高的应用。由于引入了增强电源控制(EPC)机制，使得空闲时期的功率消耗明显降低，并不会因为传输速率的提升而大幅提高功耗。蓝牙联盟也正在着手制定新规范的低功耗版本，并且超宽带(UWB)技术有可能成为下一个AMP支持无线技术，速率将会提升至200Mbps。
蓝牙3.0的资格认证（BQB）在测试上也会有少许变化，在最新的TCRL中，核心部分加入A2MP，80211PAL两个全新的内容。蓝牙3.0是可以在2.1的基础上进行平滑升级的，因此除了新加入的部分外，其他部分的测试内容变化并不是非常大。在SIG网站，已经可以查询到CSR, Broadcom有component(Tested)的产品类型通过蓝牙3.0+HS的BQB认证。
如果厂家使用通过认证的芯片和协议栈的话，对于End product只需要测试RF和profile部分即可。而对于RF测试，仅仅是增加了TRM/CA/14/C Enhanced Power Control (Nominal Only)关于增强型功率控制这一项。因此在测试和认证流程上基本上和2.1+EDR是一致的。
最后附上2.1+EDR和3.0+HS的一个技术对比列表：
|
Technical Specification |
BLUETOOTH v2.1 + EDR |
BLUETOOTH v3.0 + HS |
|
Radio frequency |
2.4 GHz |
2.4 GHz and 5 GHz |
|
Distance/Range |
10 meters |
10 meters |
|
Over the air data rate |
1-3Mbps |
up to 54Mbps |
|
Application throughput |
0.7-2.1Mbps |
up to 24Mbps |
|
Nodes/Active slaves |
7- 16,777,184 |
Same as 2.1 + EDR |
|
Security |
64b/128b and application layer user defined |
128b AES CSMA/CA with collision detection, ARQ, FEC, CRC |
|
Robustness |
Adaptive fast frequency hopping, FEC, fast ACK |
|
|
Latency (from a non connected state) |
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Same as 2.1 + EDR with AMP Less than 2.1 + EDR with UCD |
|
常见问题 Q: 蓝牙3.0+HS相比蓝牙2.1+EDR的主要提升是什么？ A: 核心提升在于引入AMP（Generic Alternate MAC/PHY）技术，通过交替使用802.11 WiFi射频，将传输速率从2.1Mbps提升至24Mbps，达到前代8倍，同时支持高清视频流和高速文件传输等大数据量应用。 Q: 蓝牙3.0+HS的BQB认证测试有哪些变化？ A: 认证测试在核心部分新增A2MP和80211PAL两项内容，RF测试仅增加增强型功率控制（EPC）的Nominal测试项。由于支持平滑升级，若使用已认证芯片和协议栈，终端产品只需测试RF和profile部分，流程与2.1+EDR基本一致。 Q: 蓝牙3.0+HS如何实现高速传输与低功耗的平衡？ A: 通过增强型功率控制（EPC）机制，设备可在空闲时期显著降低功耗；同时UCD（单向广播无连接数据）技术减少快速连接场景下的协议开销，使设备更多保持断开状态，从而避免速率提升带来的能耗激增。  |