藍(lán)牙如何從“零”到有
無線通信技術(shù)根據(jù)傳輸距離的遠(yuǎn)近可以大致分為:近距離無線通信和遠(yuǎn)距離無線通信。近距離無線通信包括WIFI、藍(lán)牙、ZigBee、Z—Wave、NFC、UWB等。遠(yuǎn)距離無線通信包括LoRa、NB-IoT等。藍(lán)牙技術(shù)作為現(xiàn)在無線通信的熱門技術(shù),它是如何發(fā)展到今的呢?下面了解一下藍(lán)牙的版本演進(jìn)及其發(fā)展史:

藍(lán)牙0.7標(biāo)準(zhǔn)
1998.10.19發(fā)布,增強(qiáng)功能: Baseband、 LMP。
藍(lán)牙0.8標(biāo)準(zhǔn)
1999.1.12發(fā)布,增強(qiáng)功能: HCL、L2CAP、RFCOMM。
藍(lán)牙0.9標(biāo)準(zhǔn)
199.4.30發(fā)布,增強(qiáng)功能: OBEX與IrDA的互通性。
藍(lán)牙1.0 Draft標(biāo)準(zhǔn)
1999.7.5發(fā)布,增強(qiáng)功能: SDP、TCS。
藍(lán)牙1.0A標(biāo)準(zhǔn)
1999.7.26發(fā)布,增強(qiáng)功能:第一個正式版本。
藍(lán)牙1.0B標(biāo)準(zhǔn)
2000.10.1發(fā)布,增強(qiáng)功能:安全性,廠商設(shè)備之間連接兼容性。
藍(lán)牙1.1標(biāo)準(zhǔn)
2003.11.5發(fā)布,增強(qiáng)功能:安全性,廠商設(shè)備之間連接兼容性。
1.1為最早期版本,傳輸率約在748~810kb/s,因?yàn)槭窃缙谠O(shè)計(jì),容易受到同頻率的產(chǎn)品干擾,影響通訊質(zhì)量。
我們來看看藍(lán)牙各版本的對比。

藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn)
2003.11.5發(fā)布,增強(qiáng)功能:快速連接、自適應(yīng)跳頻、錯誤監(jiān)測和流程控制、同步能力。
1.2同樣是只有748~810kb/s的傳輸率,但在加上了(改善Software)抗干擾跳頻功能。
藍(lán)牙2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)
2004.11 9發(fā)布,增強(qiáng)功能: EDR傳輸率提升至2-3Mbps。
EDR:全稱為EnhancedDataRate。通過提高多任務(wù)處理和多種藍(lán)牙設(shè)備同時運(yùn)行的能力,EDR使得藍(lán)牙設(shè)備的傳輸速度可達(dá)3Mbps。
2.0是1.2的改良提升版,傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s,開始支持雙工模式—即一面作語音通訊,同時亦可以傳輸檔案/高質(zhì)素圖片,2.0版本當(dāng)然也支持Stereo運(yùn)作。
應(yīng)用最為廣泛的是Bluetooth2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)在2004年己經(jīng)推出,支持Bluetooth2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也于2006年大量出現(xiàn)。雖然Bluetooth2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上作了大量的改進(jìn),但從1.X標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)下來的配置流程復(fù)雜和設(shè)備功耗較大的問題依然存在。
藍(lán)牙2.1+EDR標(biāo)準(zhǔn)
2007.8.2發(fā)布,增強(qiáng)功能:擴(kuò)展查詢響應(yīng)、簡易安全配對、暫停與繼續(xù)加密、Sniff省電。
2007年8月2日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟正式批準(zhǔn)了藍(lán)牙2.1版規(guī)范,即“藍(lán)牙2.1+EDR",可供未來的設(shè)備自由使用。和2.0版本同時代產(chǎn)品,目前仍然占據(jù)藍(lán)牙市場較大份額,相對2.0版本主要是提高了待機(jī)時間2倍以上,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒有根本性變化。
藍(lán)牙3.0+HS標(biāo)準(zhǔn)
2009.4.21發(fā)布,增強(qiáng)功能:交替射頻技術(shù)、802.11協(xié)議適配層、電源管理、取消了UMB的應(yīng)用。
HS: 全稱為High Speed。HS使得Bluetooth能利用Wi-Fi作為傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,其支持的傳輸速度最高可達(dá)24Mbps。其核心是在802.11的基礎(chǔ)上,通過集成802.11協(xié)議適配層,使得藍(lán)牙協(xié)議??梢愿鶕?jù)任務(wù)和設(shè)備的不同,選擇正確的射頻。
2009年4月21日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(藍(lán)牙核心規(guī)范3.0版),藍(lán)牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP),這是一種全新的交替射頻技術(shù),允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對任一任務(wù)動態(tài)地選擇正確射頻。
藍(lán)牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要的時候調(diào)用802.11Wi-Fi用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸)。在傳輸速度上,藍(lán)牙3.0是藍(lán)牙2.0的八倍,可以輕松用于錄像機(jī)至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機(jī)之間的資料傳輸,但是需要雙方都達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)功能。

藍(lán)牙4.0+BLE標(biāo)準(zhǔn)
2010.7.7發(fā)布, 增強(qiáng)功能:低功耗物理層和鏈路層、AES加密、Attribute Protocol (ATT)、Generic Attribute Profile (GATT) 、Security Manager(SM)
BLE:全稱為Bluetooth Low Energy。藍(lán)牙規(guī)范4.0最重要的一個特性就是低功耗。BLE使得藍(lán)牙設(shè)備可通過一粒紐扣電池供電以維持續(xù)工作數(shù)年之久。很明顯,BLE使得藍(lán)牙設(shè)備在鐘表、遠(yuǎn)程控制、醫(yī)療保健及運(yùn)動感應(yīng)器等市場具有極光明的應(yīng)用場景。
藍(lán)牙4.0規(guī)范于2010年7月7日正式發(fā)布,新版本的最大意義在于低功耗,同時加強(qiáng)不同OEM廠商之間的設(shè)備兼容性,并且降低延遲,理論最高傳輸速度依然為24Mbps(即3MB/s),有效覆蓋范圍擴(kuò)大到100米(之前的版本為10米)。該標(biāo)準(zhǔn)芯片被大量的手機(jī)、平板所采用,如蘋果TheNewiPad平板電腦,以及蘋果iPhone5、魅族MX4、HTCOneX等手機(jī)上帶有藍(lán)牙4.0功能。

藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn)
2013.12.6發(fā)布,增強(qiáng)功能: 1)與4G不構(gòu)成干擾; 2)通過IPV6連接到網(wǎng)絡(luò);3)可同時發(fā)射和接收數(shù)據(jù);
藍(lán)牙4.1于2013年12月6日發(fā)布,與LTE無線電信號之間,如果同時傳輸數(shù)據(jù),那么藍(lán)牙4.1可以自動協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息,理論上可以減少其它信號對藍(lán)牙4.1的干擾。改進(jìn)是提升了連接速度,并且更加智能化,比如減少了設(shè)備之間重新連接的時間,意味著用戶如果走出了藍(lán)牙4.1的信號范圍并且斷開連接的時間不算很長,當(dāng)用戶再次回到信號范圍中之后設(shè)備將自動連接,反應(yīng)時間要比藍(lán)牙4.0更短。最后一個改進(jìn)之處是提高傳輸效率,如果用戶連接的設(shè)備非常多,比如連接了多部可穿戴設(shè)備,彼此之間的信息都能即時發(fā)送到接收設(shè)備上。
除此之外,藍(lán)牙4.1也為開發(fā)人員增加了更多的靈活性,這個改變對普通用戶沒有很大影響,但是對于軟件開發(fā)者來說是很重要的,因?yàn)闉榱藨?yīng)對逐漸興起的可穿戴設(shè)備,那么藍(lán)牙必須能夠支持同時連接多部設(shè)備。
藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)
2014.12.4發(fā)布,增強(qiáng)功能: FIPS加密、安全連接、物聯(lián)網(wǎng)。
2014年12月4日,最新的藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)頒布。藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)的公布,不僅改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度,還接入了該設(shè)備將可直接通過IPv6和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)。

首先是速度方面變得更加快速。盡管藍(lán)牙4.1版本已在之前的基礎(chǔ)上提升了不少,但遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶的需求,同Wi-Fi相比,顯得優(yōu)勢不足。而藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)通過藍(lán)牙智能(Bluetooth Smart)數(shù)據(jù)包的容量提高,其可容納的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于此前的10倍左右,兩部藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度提高了2.5倍。
其次,隱私保護(hù)程度的加強(qiáng)也獲得眾多用戶的好評。我們知道,藍(lán)牙4.1以及其之前的版本在隱私安全上存在一定的隱患,連接一次之后,無需再確認(rèn),便自動連接,容易造成隱私泄露。而在藍(lán)牙4.2新的標(biāo)準(zhǔn)下,藍(lán)牙信號想要連接或者追蹤用戶設(shè)備必須經(jīng)過用戶許可,否則藍(lán)牙信號將無法連接和追蹤用戶設(shè)備。
當(dāng)然,最令人期待的還是新版本通過IPv6和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)的功能。早在藍(lán)牙4.1版本時,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟便已經(jīng)開始嘗試接入,但由于之前版本傳輸率的限制以及網(wǎng)絡(luò)芯片的不兼容新,并未完全實(shí)現(xiàn)這一功能。而據(jù)藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟稱,藍(lán)牙4.2新標(biāo)準(zhǔn)已可直接通過IPv6和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)。相信在此基礎(chǔ)上,一旦IPv6和6LoWPAN廣泛運(yùn)用,此功能將會吸引更多的關(guān)注。
另外不得不提的是,對較老的藍(lán)牙適配器來說,藍(lán)牙4.2的部分功能將可通過軟件升級的方式獲得,但并非所有功能都可獲取。藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟稱“隱私功能或可通過固件升級的方式獲得,但要視制造商的安裝啟用而定。速度提升和數(shù)據(jù)包擴(kuò)大的功能則將要求硬件升級才能做到?!倍侥壳盀橹梗{(lán)牙4.0仍是消費(fèi)者設(shè)備最常用的標(biāo)準(zhǔn),不過Android Lollipop等移動平臺已經(jīng)開始添加對藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn)和藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)的原生支持。
藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn)
2016.6.16發(fā)布,增強(qiáng)功能:室內(nèi)定位、物聯(lián)網(wǎng)
美國時間2016年6月16日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(SIG)在華盛頓正式發(fā)布了第五代藍(lán)牙技術(shù)(簡稱藍(lán)牙5.0)。

1.通信速度上的翻倍,從現(xiàn)行的傳輸速率1Mbit/s變身為2Mbit/s。
2.藍(lán)牙5.0的另外一個重要改進(jìn)是,它的有效距離是上一版本的4倍,因此在理論上,當(dāng)你拿著手機(jī)站在距離藍(lán)牙音箱300米的地方,它還是會繼續(xù)放著你愛的歌。
3.藍(lán)牙連接的穩(wěn)定性有提高。例如與運(yùn)動耳機(jī)等設(shè)備的連接穩(wěn)定性將增強(qiáng),信號中斷幾率有所減少。
4.更精準(zhǔn)的室內(nèi)定位。藍(lán)牙5.0可以添加更多的導(dǎo)航功能,再結(jié)合Wi-Fi可以實(shí)現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。
5.在功耗不變的前提下實(shí)現(xiàn)性能提高。
6.兼容之前的藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)。就是說,現(xiàn)在的藍(lán)牙4.2等舊版本將可以與配備藍(lán)牙5的設(shè)備連接。
7.當(dāng)然由于新技術(shù)基于新硬件,所以舊版本是不能通過刷固件升級到藍(lán)牙5。
8.不過對于藍(lán)牙耳機(jī)而言,其音質(zhì)不會提高。因?yàn)樗{(lán)牙5對音頻信號的壓縮并沒有優(yōu)化,但后續(xù)可能會在這方面做出改善。
9.類似烽火臺傳信的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)(mesh networking)已經(jīng)加入。網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是基于藍(lán)牙設(shè)備而獨(dú)立研發(fā)的一項(xiàng)技術(shù):藍(lán)牙設(shè)備能相互作為對方的轉(zhuǎn)發(fā)器,如同長城烽火臺那樣“薪火相傳”,一站站把信號傳遞得更遠(yuǎn),提升信號傳送距離??杉嫒菟{(lán)牙4和5系列協(xié)議。

藍(lán)牙MESH標(biāo)準(zhǔn)
2017年發(fā)布,增強(qiáng)功能:增強(qiáng)MESH組網(wǎng)功能
藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于7月19日正式宣布,藍(lán)牙(Bluetooth@)技術(shù)開始全面支持Mesh網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。全新的Mesh功能提供設(shè)備間多對多傳輸,并特別提高構(gòu)建大范圍網(wǎng)絡(luò)覆蓋的通信能力,適用于樓宇自動化、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)等需要讓數(shù)以萬計(jì)的設(shè)備在可靠、安全的環(huán)境下傳輸?shù)奈锫?lián)網(wǎng)解決方案。

藍(lán)牙Mesh網(wǎng)絡(luò)是用于建立多對多(many: many) 設(shè)備通信的低能耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy,也稱為BLE) 新的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。它允許創(chuàng)建基于多個設(shè)備的大型網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)可以包含數(shù)十臺,數(shù)百甚至數(shù)千臺藍(lán)牙Mesh設(shè)備,這些設(shè)備之間可以相互進(jìn)行信息的傳遞,無疑這樣一種應(yīng)用形態(tài)為樓宇自動化,無線傳感器網(wǎng)絡(luò),資產(chǎn)跟蹤和其他解決方案提供了理想的選擇。