【導(dǎo)讀】藍(lán)牙是一種支持設(shè)備短距離通信的低功耗、低成本無線電技術(shù)。它利用短程無線鏈路取代專用電纜,便于人們在室內(nèi)或戶外流動操作。那么這種技術(shù)為什么叫藍(lán)牙?又歷經(jīng)了怎樣的發(fā)展?本文將帶你了解藍(lán)牙技術(shù)的前世今生。
藍(lán)牙的由來
“藍(lán)牙”(Bluetooth)原是一位在10世紀(jì)統(tǒng)一丹麥的國王哈拉爾 (HaralBluetooth),他將當(dāng)時(shí)的瑞典、芬蘭與丹麥統(tǒng)一起來。而將“藍(lán)牙”與后來的無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)聯(lián)在一起的,是一位來自英特爾的工程師JimKardach。他在一次無線通訊行業(yè)會議上,提議將“Bluetooth”作為無線通訊技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的名稱。用“Bluetooth”名字來命名這種新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),含有將四分五裂的局面統(tǒng)一起來的意思。
1998年,東芝、愛立信、IBM、Intel和諾基亞共同提出近距離無線數(shù)字通信的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)正式形成。
圖1 藍(lán)牙標(biāo)志
藍(lán)牙技術(shù)的變遷史
1. 第一代藍(lán)牙
● 藍(lán)牙1.0標(biāo)準(zhǔn):1999年發(fā)布,傳輸速率約在723.1Kbit/s,通信距離約10米,藍(lán)牙1.0存在很多問題,并未得到廣泛的應(yīng)用。
● 藍(lán)牙1.1標(biāo)準(zhǔn):2001年發(fā)布,正式列入IEEE 802.15.1標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)定義了物理層(PHY)和媒體訪問控制(MAC)規(guī)范,用于設(shè)備間的無線連接,易受到同頻率之間產(chǎn)品干擾,影響通信質(zhì)量。
● 藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn):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(lán)牙
● 藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn):2004年發(fā)布,新增的 EDR(Enhanced Data Rate)技術(shù)通過提高多任務(wù)處理和多種藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的能力,同時(shí)開始支持雙工模式。
● 藍(lán)牙2.1標(biāo)準(zhǔn):2007年發(fā)布,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)正式批準(zhǔn)了藍(lán)牙2.1核心規(guī)范,即“藍(lán)牙2.1+EDR”新增了Sniff Subrating省電功能,讓藍(lán)牙芯片的工作負(fù)載大幅降低。
3. 第三代藍(lán)牙
● 藍(lán)牙3.0標(biāo)準(zhǔn):2009年發(fā)布,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)范藍(lán)牙3.0,數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約24Mbps。
4. 第四代藍(lán)牙
● 藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn):藍(lán)牙4.0是迄今為止第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范,將三種規(guī)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(lán)牙4.0協(xié)議開始,后面的版本都包含了經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙兩種模式。
● 藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn):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(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn):2014年發(fā)布,增強(qiáng)了安全性,改善了數(shù)據(jù)傳輸速度,比上一代提高了2.5倍。
5. 第五代藍(lán)牙
● 藍(lán)牙5.0標(biāo)準(zhǔn):在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力,傳輸速率是藍(lán)牙4.2的兩倍(速度上限為2Mbps),有效傳輸距離是藍(lán)牙4.2的4倍(理論上達(dá)300米),數(shù)據(jù)包容量是藍(lán)牙4.2的8倍。
● 藍(lán)牙5.1標(biāo)準(zhǔn):2019年1月發(fā)布,新增尋向功能(AOA/AOD),將藍(lán)牙定位的精準(zhǔn)度提升到厘米級。
● 藍(lán)牙5.2標(biāo)準(zhǔn):2019年12月發(fā)布,新增三項(xiàng)主要特性:增強(qiáng)版ATT協(xié)議、LE功率控制、LE同步信道,為藍(lán)牙低功耗音頻方案提供基礎(chǔ)。
圖2 藍(lán)牙發(fā)展歷程
藍(lán)牙技術(shù)分類
從藍(lán)牙4.0協(xié)議開始,后續(xù)的版本都包含經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙兩種版本。經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙是兩種完全不同的技術(shù),兩者不能互相通信。
● 經(jīng)典藍(lán)牙(Bluetooth Classic):即基本速率/增強(qiáng)數(shù)據(jù)速率藍(lán)牙(簡稱:BR/EDR),采用自適應(yīng)跳頻方法,在79個(gè)通道上傳輸數(shù)據(jù)。
● 低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy):低功耗藍(lán)牙在藍(lán)牙4.0協(xié)議中第一次提出,是為了實(shí)現(xiàn)極低功率運(yùn)行而設(shè)計(jì)的。該技術(shù)采用跳頻擴(kuò)頻方法,支持在40個(gè)信道上傳輸數(shù)據(jù)。
一般來說,經(jīng)典藍(lán)牙目前主要用于音頻,例如無線電話連接、無線耳機(jī)和無線揚(yáng)聲器,用于數(shù)據(jù)量比較大的傳輸;低功耗藍(lán)牙更常見于可穿戴設(shè)備、智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備、健身監(jiān)測設(shè)備和電池供電的配件(如鍵盤)。
我們常常聽到單模藍(lán)牙和雙模藍(lán)牙的說法。其實(shí),單模藍(lán)牙指的就是低功耗藍(lán)牙。而雙模藍(lán)牙則是同時(shí)支持低功耗藍(lán)牙和經(jīng)典藍(lán)牙,最常見的就是手機(jī)或者筆記本電腦,這些產(chǎn)品既能連接經(jīng)典藍(lán)牙設(shè)備,也能連接低功耗藍(lán)牙設(shè)備。
圖3 低功耗藍(lán)牙VS經(jīng)典藍(lán)牙
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