藍牙技術(shù)的前世今生

藍牙是一種支持設備短距離通信的低功耗、低成本無(wú)線(xiàn)電技術(shù)。它利用短程無(wú)線(xiàn)鏈路取代專(zhuān)用電纜，便于人們在室內或戶(hù)外流動(dòng)操作。那么這種技術(shù)為什么叫藍牙？又歷經(jīng)了怎樣的發(fā)展？本文將帶你了解藍牙技術(shù)的前世今生。

藍牙的由來(lái)

“藍牙”（Bluetooth）原是一位在10世紀統一丹麥的國王哈拉爾 (HaralBluetooth)，他將當時(shí)的瑞典、芬蘭與丹麥統一起來(lái)。而將“藍牙”與后來(lái)的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)標準關(guān)聯(lián)在一起的，是一位來(lái)自英特爾的工程師JimKardach。他在一次無(wú)線(xiàn)通訊行業(yè)會(huì )議上，提議將“Bluetooth”作為無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)標準的名稱(chēng)。用“Bluetooth”名字來(lái)命名這種新的技術(shù)標準，含有將四分五裂的局面統一起來(lái)的意思。

1998年，東芝、愛(ài)立信、IBM、Intel和諾基亞共同提出近距離無(wú)線(xiàn)數字通信的技術(shù)標準。藍牙標準正式形成。

圖1 藍牙標志

藍牙技術(shù)的變遷史

1. 第一代藍牙

●  藍牙1.0標準：1999年發(fā)布，傳輸速率約在723.1Kbit/s，通信距離約10米，藍牙1.0存在很多問(wèn)題，并未得到廣泛的應用。

●  藍牙1.1標準：2001年發(fā)布，正式列入IEEE 802.15.1標準，該標準定義了物理層（PHY）和媒體訪(fǎng)問(wèn)控制（MAC）規范，用于設備間的無(wú)線(xiàn)連接，易受到同頻率之間產(chǎn)品干擾，影響通信質(zhì)量。

●  藍牙1.2標準：2003年發(fā)布，傳輸速率748~810Kb/s，增加了抗干擾跳頻功能。

2. 第二代藍牙

●  藍牙2.0標準：2004年發(fā)布，新增的 EDR（Enhanced Data Rate）技術(shù)通過(guò)提高多任務(wù)處理和多種藍牙設備同時(shí)運行的能力，同時(shí)開(kāi)始支持雙工模式。

●  藍牙2.1標準：2007年發(fā)布，藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）正式批準了藍牙2.1核心規范，即“藍牙2.1+EDR”新增了Sniff Subrating省電功能，讓藍牙芯片的工作負載大幅降低。

3. 第三代藍牙

●  藍牙3.0標準：2009年發(fā)布，藍牙技術(shù)聯(lián)盟（Bluetooth SIG）正式頒布了新一代標準規范藍牙3.0，數據傳輸率提高到了大約24Mbps。

4. 第四代藍牙

●  藍牙4.0標準：藍牙4.0是迄今為止第一個(gè)藍牙綜合協(xié)議規范，將三種規格集成在一起。其中最重要的變化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能。從藍牙4.0協(xié)議開(kāi)始，后面的版本都包含了經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙兩種模式。

●  藍牙4.1標準：2013年發(fā)布，提升了連接速度并且更加智能化，同時(shí)也提升了傳輸效率。

●  藍牙4.2標準：2014年發(fā)布，增強了安全性，改善了數據傳輸速度，比上一代提高了2.5倍。

5. 第五代藍牙

●  藍牙5.0標準：在低功耗模式下具備更快更遠的傳輸能力，傳輸速率是藍牙4.2的兩倍（速度上限為2Mbps），有效傳輸距離是藍牙4.2的4倍（理論上達300米），數據包容量是藍牙4.2的8倍。

●  藍牙5.1標準：2019年1月發(fā)布，新增尋向功能（AOA/AOD），將藍牙定位的精準度提升到厘米級。

●  藍牙5.2標準：2019年12月發(fā)布，新增三項主要特性：增強版ATT協(xié)議、LE功率控制、LE同步信道，為藍牙低功耗音頻方案提供基礎。

圖2 藍牙發(fā)展歷程

藍牙技術(shù)分類(lèi)

從藍牙4.0協(xié)議開(kāi)始，后續的版本都包含經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙兩種版本。經(jīng)典藍牙和低功耗藍牙是兩種完全不同的技術(shù)，兩者不能互相通信。

●  經(jīng)典藍牙（Bluetooth Classic）：即基本速率/增強數據速率藍牙（簡(jiǎn)稱(chēng)：BR/EDR），采用自適應跳頻方法，在79個(gè)通道上傳輸數據。

●  低功耗藍牙（Bluetooth Low Energy）：低功耗藍牙在藍牙4.0協(xié)議中第一次提出，是為了實(shí)現極低功率運行而設計的。該技術(shù)采用跳頻擴頻方法，支持在40個(gè)信道上傳輸數據。

一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)典藍牙目前主要用于音頻，例如無(wú)線(xiàn)電話(huà)連接、無(wú)線(xiàn)耳機和無(wú)線(xiàn)揚聲器，用于數據量比較大的傳輸；低功耗藍牙更常見(jiàn)于可穿戴設備、智能物聯(lián)網(wǎng)設備、健身監測設備和電池供電的配件（如鍵盤(pán)）。

我們常常聽(tīng)到單模藍牙和雙模藍牙的說(shuō)法。其實(shí)，單模藍牙指的就是低功耗藍牙。而雙模藍牙則是同時(shí)支持低功耗藍牙和經(jīng)典藍牙，最常見(jiàn)的就是手機或者筆記本電腦，這些產(chǎn)品既能連接經(jīng)典藍牙設備，也能連接低功耗藍牙設備。

圖3 低功耗藍牙VS經(jīng)典藍牙