藍牙1.0-5.0不同版本的特性

　　藍牙從出現開(kāi)始，經(jīng)歷了1.0-5.0五個(gè)版本，每個(gè)版本都有不同的特性。隨著(zhù)版本編號的增加，藍牙的功能也在不斷改進(jìn)。本文介紹了藍牙標準從1.0-5.0，傳輸速率的改變，有效傳輸距離的增加，通信模式的變化，功能的改進(jìn)。

　　1.0版本

　　傳輸率約在748~810kb/s，因是早期設計，容易受到同頻率之間的類(lèi)似通信產(chǎn)品干擾，影響通訊質(zhì)量。這個(gè)初始版本支持Stereo音效的傳輸要求，但只能夠以(單工)方式工作，加上帶寬頻率響應等指標不理想，并未算是最好的Stereo傳輸工具。

　　1.2版本

　　同樣是只有748~810kb/s的傳輸率，但增加了抗干擾跳頻功能，此處不對技術(shù)理論做深入詳述。支持立體音音效的傳輸要求，但只能夠以單工方式工作，加上帶寬頻率響應還是不理想，也不能作為立體聲傳輸工具。

　　2.0版本

　　2.0是1.2的改良提升版，傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s，可以雙工工作。即一邊作語(yǔ)音通訊，一邊可以傳輸檔案/高質(zhì)素圖片。2.0版本當然也支持Stereo運作。隨后藍牙2.0版本的芯片，增加了Stereo譯碼芯片，則連A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)也可以不需要了。

　　2.1版本

　　為了改善藍牙技術(shù)存在的問(wèn)題，藍牙SIG組織(Special Interest Group)推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的藍牙技術(shù)。

　　改善裝置配對流程：以往在連接過(guò)程中，需要利用個(gè)人識別碼來(lái)確保連接的安全性，而改進(jìn)過(guò)后的連接方式則是會(huì )自動(dòng)使用數字密碼來(lái)進(jìn)行配對與連接。舉例來(lái)說(shuō)，只要在手機選項中選擇連接特定裝置，然后，手機會(huì )自動(dòng)列出當前環(huán)境中可使用的設備，并且自動(dòng)進(jìn)行連結;而短距離的配對方面也具備了在兩個(gè)支持藍牙的手機之間互相進(jìn)行配對與通訊傳輸的NFC機制;更佳的省電效果：藍牙2.1版加入了Sniff Subtracting的功能，透過(guò)設定在2個(gè)裝置之間互相確認訊號的發(fā)送間隔來(lái)達到節省功耗的目的。

　　藍牙2.1將裝置之間相互確認的訊號發(fā)送時(shí)間間隔從舊版的0.1秒延長(cháng)到0.5秒左右，如此可以讓藍牙芯片的工作負載大幅降低，也可讓藍牙可以有更多的時(shí)間可以徹底休眠。根據官方的報告，采用此技術(shù)之后，在開(kāi)啟藍牙聯(lián)機之后，藍牙裝置的待機時(shí)間可以有效延長(cháng)5倍以上，支持全雙工通信模式。

　　3.0+HS版本

　　2009年4月21日，藍牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標準規范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(藍牙核心規范3.0版高速)。

　　藍牙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)，允許藍牙協(xié)議棧針對上一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。最初被期望用于新規范的技術(shù)包括802.11以及UMB，但是新規范中取消了UMB的應用。作為新版規范，藍牙3.0的傳輸速度自然會(huì )更高，其秘密就在802.11無(wú)線(xiàn)協(xié)議上。通過(guò)集成"802.11PAL"(協(xié)議適應層)，藍牙3.0的數據傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要的時(shí)候調用802.11WI-FI用于實(shí)現高速數據傳輸)，是藍牙2.0的八倍，輕松用于錄像機至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機之間的資料傳輸。

　　功耗方面，通過(guò)藍牙3.0高速傳送大量數據自然會(huì )消耗更多能量，但由于引入了增強電源控制(EPC)機制，再輔以802.11，實(shí)際空閑功耗會(huì )明顯降低，藍牙設備的待機耗電問(wèn)題有望得到初步解決。

　　此外，新的規范還具備通用測試方法(GTM)和單向廣播無(wú)連接數據(UCD)兩項技術(shù)，并且包括了一組HCI指令以獲取密鑰長(cháng)度。據稱(chēng)，配備了藍牙2.1模塊的PC理論上可以通過(guò)升級固件讓藍牙2.1設備也支持藍牙3.0。聯(lián)盟成員已經(jīng)開(kāi)始為設備制造商研發(fā)藍牙3.0解決方案。

　　4.0版本

　　藍牙4.0為藍牙3.0的升級標準。藍牙4.0最重要的特性是省電，極低的運行和待機功耗可以使一粒紐扣電池連續工作數年之久。此外，低成本和跨廠(chǎng)商互操作性，3毫秒低延遲、AES-128加密等諸多特色，可以用于計步器、心律監視器、智能儀表、傳感器物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域，大大擴展藍牙技術(shù)的應用范圍。

　　藍牙4.0是藍牙3.0+HS規范的補充，專(zhuān)門(mén)面向對成本和功耗都有較高要求的無(wú)線(xiàn)方案，可廣泛用于衛生保健、體育健身、家庭娛樂(lè )、安全保障等諸多領(lǐng)域。它支持兩種部署方式：雙模式和單模式。

　　雙模式中，低功耗藍牙功能集成在現有的經(jīng)典藍牙控制器中，或在現有經(jīng)典藍牙技術(shù)(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆棧，整體架構基本不變，因此成本增加有限。Single mode只能與BT4.0互相傳輸無(wú)法向下兼容(與3.0/2.1/2.0無(wú)法相通);Dual mode可以向下兼容，可與BT4.0傳輸，也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸。

　　單模式面向高度集成、緊湊的設備，使用一個(gè)輕量級連接層(Link Layer)提供超低功耗的待機模式操作、簡(jiǎn)單設備恢復和可靠的點(diǎn)對多點(diǎn)數據傳輸，還能讓聯(lián)網(wǎng)傳感器在藍牙傳輸中安排好低功耗藍牙流量的次序，同時(shí)還有高級節能和安全加密連接。

　　藍牙4.0將三種規格集一體，包括傳統藍牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù)，與3.0版本相比最大的不同就是低功耗。4.0版本的功耗較老版本降低了90%，更省電。隨著(zhù)藍牙技術(shù)由手機、游戲、耳機、便攜電腦和汽車(chē)等傳統應用領(lǐng)域向物聯(lián)網(wǎng)、醫療等新領(lǐng)域擴展，對低功耗的要求會(huì )越來(lái)越高。4.0版本強化了藍牙在數據傳輸上的低功耗性能。

　　4.1版本

　　如果說(shuō)藍牙 4.0主打的是省電特性的話(huà)，那么此次升級藍牙4.1的關(guān)鍵詞應當是IOT(全聯(lián)網(wǎng))，也就是把所有設備都聯(lián)網(wǎng)的意思。為了實(shí)現這一點(diǎn)，對通訊功能的改進(jìn)是藍牙 4.1最為重要的改進(jìn)之一。

　　(1)批量數據的傳輸速度

　　首當其沖的就是批量數據的傳輸速度。大家知道藍牙的傳輸速率一直非常渣，與已經(jīng)跨入千兆的WiFi相比毫無(wú)可比性。所以藍牙4.1在已經(jīng)被廣泛使用的藍牙4.0 LE基礎上進(jìn)行了升級，使得批量數據可以以更高的速率傳輸。

　　當然這并不意味著(zhù)可以用藍牙高速傳輸流媒體視頻，這一改進(jìn)的主要針對的還是剛剛興起的可穿戴設備。例如已經(jīng)比較常見(jiàn)的健康手環(huán)，其發(fā)送出的數據流并不大，通過(guò)藍牙4.1能夠更快速地將跑步、游泳、騎車(chē)過(guò)程中收集到的信息傳輸到手機等設備上，用戶(hù)就能更好地實(shí)時(shí)監控運動(dòng)的狀況，這是很有用處的。

　　在藍牙4.0時(shí)代，所有采用了藍牙4.0LE的設備都被貼上了“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”的標志。其中Bluetooth Smart Ready設備指的是PC、平板、手機這樣的連接中心設備，而B(niǎo)luetooth Smart設備指的是藍牙耳機、鍵鼠等擴展設備。之前這些設備之間的角色是早就安排好了的，并不能進(jìn)行角色互換，只能進(jìn)行1對1連接。而在藍牙4.1技術(shù)中，就允許設備同時(shí)充當“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”兩個(gè)角色的功能，這就意味著(zhù)能夠讓多款設備連接到一個(gè)藍牙設備上。舉個(gè)例子，一個(gè)智能手表可以在作為中心樞紐，接收從健康手環(huán)上收集的運動(dòng)信息的同時(shí)，又能作為一個(gè)顯示設備，顯示來(lái)自智能手機上的郵件、短信。借助藍牙4.1技術(shù)智能手表、智能眼鏡等設備就能成為真正的中心樞紐。

　　(2)通過(guò)IPV6連接到網(wǎng)絡(luò )

　　除此之外，可穿戴設備上網(wǎng)不易的問(wèn)題，也可以通過(guò)藍牙4.1進(jìn)行解決。新標準加入了專(zhuān)用通道允許設備通過(guò) IPv6 聯(lián)機使用。舉例來(lái)說(shuō)，如果有的藍牙設備無(wú)法上網(wǎng)，那么通過(guò)藍牙4.1連接到可以上網(wǎng)的設備之后，該設備就可以直接利用IPv6連接到網(wǎng)絡(luò )，實(shí)現與WiFi相同的功能。盡管受傳輸速率的限制，該設備的上網(wǎng)應用有限，但是同步資料、收發(fā)郵件之類(lèi)的操作還是完全可以實(shí)現的。這個(gè)改進(jìn)的好處在于傳感器、嵌入式設備只需藍牙便可實(shí)現連接手機、連接互聯(lián)網(wǎng)，相對而言Wi-Fi多用于連接互聯(lián)網(wǎng)，在連接設備方面效果一般，無(wú)法做到藍牙的功能。未來(lái)隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)逐漸走進(jìn)我們的生活，無(wú)線(xiàn)傳輸在日常生活中的地位也會(huì )越來(lái)越高，藍牙作為普及最廣泛的傳輸方式，將在“物聯(lián)網(wǎng)”中起到不可忽視的作用。不過(guò)，藍牙完全適應IPv6則需要更長(cháng)的時(shí)間，所以就要看芯片廠(chǎng)商如何幫助藍牙設備增加IPv6的兼容性了

　　(3)簡(jiǎn)化設備連接

　　在各大手機廠(chǎng)商以及PC廠(chǎng)商的推動(dòng)下，幾乎所有的移動(dòng)設備和筆記本電腦中都裝有藍牙的模塊，用戶(hù)對于藍牙的使用也比較多。不過(guò)仍有大量用戶(hù)覺(jué)得藍牙使用起來(lái)很麻煩，歸根結底還是藍牙設備較為復雜的配對、連接造成的。試想一下，如果與手機連接的智能手表，每次斷開(kāi)連接后，都得在設置界面中手動(dòng)選擇一次才能重新連接，這就非常麻煩了。之前解決這一問(wèn)題的方法是廠(chǎng)商在兩個(gè)藍牙設備中都加入NFC芯片，通過(guò)NFC近場(chǎng)通訊的方式來(lái)簡(jiǎn)化重新配對的步驟。這本是個(gè)不錯的思路，只是搭載NFC芯片的產(chǎn)品不僅數量少，而且價(jià)格偏高，非常小眾。

　　藍牙4.1針對這點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，對于設備之間的連接和重新連接進(jìn)行了很大幅度的修改，可以為廠(chǎng)商在設計時(shí)提供更多的設計權限，包括設定頻段創(chuàng )建或保持藍牙連接，這以改變使得藍牙設備連接的靈活性有了非常明顯的提升。兩款帶有藍牙4.1的設備之前已經(jīng)成功配對，重新連接時(shí)只要將這兩款設備靠近，即可實(shí)現重新連接，完全不需要任何手動(dòng)操作。舉個(gè)例子，以后使用藍牙4.1的耳機時(shí)，只要打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)就行了，不需要在手機上進(jìn)行操作，非常的簡(jiǎn)單。

　　在移動(dòng)通信領(lǐng)域，近期最火的話(huà)題莫過(guò)于4G了，已經(jīng)成為全球無(wú)線(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò )一個(gè)不可逆轉的發(fā)展趨勢。而藍牙4.1也專(zhuān)門(mén)針對4G進(jìn)行了優(yōu)化，確?？梢耘c4G信號和平共處，這個(gè)改進(jìn)被藍牙技術(shù)聯(lián)盟稱(chēng)為“共存性”?？赡艽蠹視?huì )覺(jué)得疑惑，手機網(wǎng)絡(luò )信號和藍牙不是早就共存了么，為什么藍牙4.1還要特別針對這點(diǎn)改進(jìn)呢?

　　這是因為在實(shí)際的應用中，如果這兩者同時(shí)傳輸數據，那么藍牙通信就可能受到手機網(wǎng)絡(luò )信號的干擾，導致傳輸速率的下降。因此在全新的藍牙4.1標準中，一旦遇到藍牙4.1和4G網(wǎng)絡(luò )同時(shí)在傳輸數據的情況，那么藍牙4.1就會(huì )自動(dòng)協(xié)調兩者的傳輸信息，從而減少其它信號對藍牙4.1的干擾，用戶(hù)也就不用擔心傳輸速率下降的問(wèn)題了。

　　(4)藍牙4.1提供的增強功能

　　AES加密技術(shù)提供更安全的連接。該功能使無(wú)線(xiàn)耳機更加適用于政府、醫療及銀行等安全至上的應用領(lǐng)域?？赏ㄟ^(guò)專(zhuān)屬Bluetooth Smart遠程遙控器操控耳機、揚聲器及條形音箱，并支持同步播放源于另一個(gè)完全不同設備的音頻流。

　　4.2版本

　　2014年12月4日，藍牙4.2標準頒布，改善了數據傳輸速度和隱私保護程度，可直接通過(guò)IPv6和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)。在新的標準下藍牙信號想要連接或者追蹤用戶(hù)設備必須經(jīng)過(guò)用戶(hù)許可，否則藍牙信號將無(wú)法連接和追蹤用戶(hù)設備。

　　速度方面變得更加快速，兩部藍牙設備之間的數據傳輸速度提高了2.5倍，因為藍牙智能(Bluetooth Smart)數據包的容量提高，其可容納的數據量相當于此前的10倍左右。

　　5.0版本

　　(1)更快的傳輸速度

　　藍牙5.0的開(kāi)發(fā)人員稱(chēng)，新版本的藍牙傳輸速度上限為2Mbps，是之前4.2LE版本的兩倍。當然，你在實(shí)際生活中是不太可能達到這個(gè)極限速度的，但是仍然可以體驗到顯著(zhù)的速度提升。

　　(2)更遠的有效距離

　　藍牙5.0的另外一個(gè)重要改進(jìn)是，它的有效距離是上一版本的4倍。理論上，藍牙發(fā)射和接收設備之間的有效工作距離可達300米。

　　(3)導航功能

　　藍牙5.0將添加更多的導航功能，因此該技術(shù)可以作為室內導航信標或類(lèi)似定位設備使用，結合wifi可以實(shí)現精度小于1米的室內定位。

　　(4)物聯(lián)網(wǎng)功能

　　藍牙5.0針對物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了很多底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務(wù)。

　　(5)升級硬件

　　此前的一些藍牙版本更新只要求升級軟件，但藍牙5.0很可能要求升級到新的芯片。不過(guò)，舊的硬件仍可以兼容藍牙5.0，你就無(wú)法享用其新的性能了。

　　(6)更多的傳輸功能

　　全新的藍牙5.0能夠增加更多的數據傳輸功能，硬件廠(chǎng)商可以通過(guò)藍牙5.0創(chuàng )建更復雜的連接系統，比如Beacon或位置服務(wù)。因此通過(guò)藍牙設備發(fā)送的廣告數據可以發(fā)送少量信息到目標設備中，甚至無(wú)需配對。

　　(7)更低的功耗

　　眾所周知，藍牙是智能手機的必備功能，隨著(zhù)智能設備和移動(dòng)支付等越來(lái)越多需要打開(kāi)藍牙，才能享受便利功能逐漸融入人們的生活之中，藍牙的功耗成為了智能手機待機時(shí)間的一大殺手。為此藍牙5.0將大大降低了藍牙的功耗，使人們在使用藍牙的過(guò)程中再也不必擔心待機時(shí)間短的問(wèn)題。

　　(8)真正支持無(wú)損傳輸

　　支持24bit/192KHz的無(wú)損音源傳輸，對現有的WIFI高保真無(wú)損音頻傳輸形成有效威脅。

　　以上就是藍牙不同版本的特性介紹。未來(lái)藍牙技術(shù)和其他無(wú)線(xiàn)連接技術(shù)銜接得更好，應用范圍也更廣。