“低功耗蓝牙”是蓝牙技术以另外的方式进行演化的过程中的一次颠覆性改变。早期“基本速率蓝牙”1.2设备的设计速率是1Mbps，后来“增强数据速率蓝牙”2.0设备的设计速率达到了3Mbps。“高速蓝牙”3.0的技术进一步扩展蓝牙协议，通过在Wi-Fi上跑蓝牙，使其达到了蓝牙的高速访问[1]，甚至被称为“交替使用介质访问层/物理层的蓝牙”（Bluetooth Alternate MAC/PHY，AMP）。蓝牙在速度上步步提升，根据这种趋势，似乎最终要与Wi-Fi一决高下了。然而，蓝牙4.0就是我们现在要介绍的“低功耗蓝牙”，其数据传输的速率，突然“峰回路转”，又回到了1Mbps的原点。
在摒弃传输速度不停增长的大趋势背景下，“低功耗蓝牙”开辟了在低功耗应用的新机遇。这时，这个“另外的方式”不再试图追求更快的数据传输速率，转而向使用蓝牙进行通信的软硬件开发者提供了一个新的替代品。这个替代品意义重大，同样能产生高的效益，那就是：较低的电池利用率。
“低功耗蓝牙”的设计旨在给开发者和消费者一种能力，也就是通过一个硬币大小的电池提供相当长的一段时间，在这段时间里，在保证效率的前提下，提供设备以轻量级的数据传输。因为“传统蓝牙”已经提供了功率守恒的特性，所以“低功耗蓝牙”的设计中，除了保持这一优点，还为一系列新的应用和设备创建了一种强大的使用机会，使这些应用和设备都能充分利用这一机会。
因此，在蓝牙技术重点的这一次转移过程中，“低功耗蓝牙”与以前版本的蓝牙规范有显著的不同。“低功耗蓝牙”所进行的重大变化不仅体现在底层物理层的操作特性中，而且还体现在上层设备发现和数据交换行为中。我们将在这一节中研究这些特性，在阅读对“低功耗蓝牙”的扫描技术和高层协议操作之前，先介绍“低功耗蓝牙”的工作原理。
8.1.1 物理层的行为
“低功耗蓝牙”仍然使用2.4GHz频谱，通过“高斯频移键控”（Gaussian Frequency Shift Keying，GFSK）进行调制，这一点和“传统蓝牙”中的“基本速率传统蓝牙”是一样的。此外，“低功耗蓝牙”也使用“跳频扩频”技术来避免干扰。不过，与“传统蓝牙”不一样的是，“低功耗蓝牙”的频率跳转非常简单，并且设备在跳频期间占用某一个信道的时间也更长了，其实就是在每个信道的停留时间（dwell time）更长了。并且，从设备软硬件的实现角度来看，通过“低功耗蓝牙”的跳频方式也是更简单，比如，在“低功耗蓝牙”中，系统共使用了40个信道，其中允许跳频的信道有37个，还有3个信道专用于发送“通告数据”（advertising）。不过，对于“低功耗蓝牙”跳频行为的深入介绍将安排在下一章。
为了最大限度地节能，“低功耗蓝牙”设备的发射功率限制为10mW。这有限的发射功率使设备达到一个合理的传输距离，那就是10米左右。不过，这时的系统却可以保持在一个较低的整体功率预期之内。
8.1.2 操作模式和连接的建立
“低功耗蓝牙”一共可以从五种远程操作状态中，选择其中之一作为当前的操作状态。
·待机状态 （Standby State） 在待机状态，一个设备不再接收和发送数据包，此时的功耗最小，对设备来说，也是最节能的状态，这时允许设备关掉发送和接收接口。
·通告状态 （Advertising State） 一个处于通告状态下的设备将定期在其配置的“通告信道”（advertising channel），以所配置的速率值发送“信标通告”（beacon advertisements）。该速率的变量名为“Beacon_Max_lnterval”，一般情况下，该值设置为1秒或2秒。处于“通告状态”的设备一般也被称为“通告者”（advertiser）。
·扫描状态 （Scanning State） 当设备处于扫描状态时，“低功耗蓝牙”设备会监听“通告信道”中有哪些设备处于“通告状态”。处于“扫描状态”的设备一般也称为“扫描者”（scanner）。
·初始化状态 （Initiating State） 一个设备处于“初始化状态”，那么它会监听特定设备所发的通告，一旦有设备发出通告，就会回复这个设备，并在随后建立一个连接。处于“初始化状态”的设备一般也称为“初始化者”（initiator）。
·连接状态 （Connection State） 设备可以从“初始化状态”或“通告状态”转换到“连接状态”，完成这一操作的设备，既可以是“主设备”，也可以是“从设备”，两个角色都允许。
·“主设备模式” （master mode） “主设备模式”下的设备初始化一个到特定目标设备的连接，又称为“发起方模式”（initiator mode）。
·“从设备模式” （slave mode） “从设备模式”下的设备接收来自“主设备”的查询连接，并将其应用于一个需要认证的阶段，以