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什么是蓝牙?
蓝牙技术是一种尖端的开放式无线通讯标准,能够在短距离范围内无线连接桌上型电脑与笔记本电脑、便携设备、PDA、移动电话、拍照手机、打印机、数码相机、耳麦、键盘甚至是电脑鼠标。
利用“蓝牙”技术,能够有效地简化移动通信终端设备之间的通信,也能够简化设备与因特网Internet之间的通信,从而数据传输变得更加迅速高效。蓝牙采用分散式网络结构以及快跳频和短包技术,支持点对点及点对多点通信,工作在全球通用的2.4GHz ISM(即工业、科学、医学)频段。其数据速率为1Mbps。采用时分双工传输方案实现全双工传输。
蓝牙协议堆栈依照其功能可分四层:核心协议层(HCI、LMP、L2CAP、SDP)、线缆替换协议层(RFCOMM)、电话控制协议层(TCS-BIN)和选用协议层(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)
简言之,蓝牙技术让各种数码设备之间能够无线沟通,让散落各种连线的桌面成为历史。有了蓝牙无线技术,你就可以轻松连接你的电脑和便携设备、移动电话以及其它外围设备――在 9 米(30英尺)距离之内以无线方式彼此连接。
相比于其他无线技术:红外、无线2.4G、WiFi来说,蓝牙具有加密措施完善,传输过程稳定以及兼容设备丰富等诸多优点。尤其是在授权门槛逐渐降低的今天,蓝牙技术开始真正普及到所有的数码设备。不过,蓝牙这一路走来也并非完美,从1.0到4.2,再到现在的5.0,是一个不平凡的过程。
为什么要推出蓝牙?
蓝牙技术,它是研究在移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的通讯创造一组统一规则(标准化协议),以解决用户间互不兼容的移动电子设备。
研究的目的是要找到一种方法,能够除掉连接移动电话和PC卡、耳机、台式电脑及其他设备之间的电缆。此项研究是一个大项目的一部分,该项目是要研究如何将各种不同的通信设备通过移动电话接入到蜂窝网上。公司得出结论,这种连接的最后一段应该是短距离的无线连接。随着项目的进展,日益明朗化的是短距离无线通信的应用范围几乎无限广阔。
蓝牙标准包括两个文件:
基础核心协议——提供设计标准;
基础应用规范——提供互操作性准则。
核心协议文件描述了射频、基带、链路管理器、业务发现协议、传输层以及与其他协议的互操作性等内容;应用规范文件描述了各种不同类型的蓝牙应用所要求的协议和过程。
蓝牙的版本演进
在5.0之前,蓝牙经过了多个版本的演进,主要为为1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1和4.2,下文我们将就每一个不同的版本技术特点进行详细介绍:
EDR:全称为Enhanced Data Rate。通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力,EDR使得蓝牙设备的传输速度可达3Mbps。
HS:全称为High Speed。HS使得Bluetooth能利用WiFi作为传输方式进行数据传输,其支持的传输速度最高可达24Mbps。其核心是在802.11的基础上,通过集成802.11协议适配层,使得蓝牙协议栈可以根据任务和设备的不同,选择正确的射频。
BLE:全称为Bluetooth Low Energy。蓝牙规范4.0最重要的一个特性就是低功耗。BLE使得蓝牙设备可通过一粒纽扣电池供电以维持续工作数年之久。很明显,BLE使得蓝牙设备在钟表、远程控制、医疗保健及运动感应器等市场具有极光明的应用场景。
Single mode只能与BT4.0互相传输无法向下兼容(与3.0/2.1/2.0无法相通);Dual mode可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输超低的峰值、平均和待机模式功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米。
速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subraTIng)来达到超低工作循环。
跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4 GHz ISM频段无线技术的串扰。
主控制:可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。
延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
健壮性:所有数据包都使用24-bit CRC校验,确保最大程度抵御干扰。
安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
拓扑:每个数据包的每次接收都使用32位寻址,理论上可连接数十亿设备;针对一对一连接最优化,并支持星形拓扑的一对多连接;使用快速连接和断开,数据可以在网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。
除了物联网以及用于连接装置等应用外,蓝牙技术也在近年有更多的的应用,尤其是Beacon 技术正在改变定位与服务,藉由Beacon 技术取代条码,使用者可轻松的获取相关资讯,且同时也能藉由蓝牙技术进行室内的定位服务,能用于百货或是车站的室内导航,百货商品业者的找寻柜位等应用;另外就是透过距离的拓展以及即将导入的Mesh ,蓝牙也预期可为自动化解决方案带来更多的变化以及弹性。
在上述的新发展目标之外,蓝牙联盟也在三月公布了一项新的技术TDS ( Transport Discovery Service ),这项技术中文称为传输发现技术,透过蓝芽搜寻与启动范围内的可用无线链路,借此侦测附近无线装置与服务,并且使使用者可以关闭装置中功耗较高的技术,并于需要时再开启,蓝牙联盟希望借此技术能够在物联网的环境中使能源管理更好。
总结:
凭借广播数据传输量八倍的提升,Bluetooth 5将进一步推进Beacon和定位服务在智能家居、商业和工业市场中的应用和部署。蓝牙5的发布是革命性的,虽然它不像5G技术那样广受瞩目,并不是每个人都关注到它,但它的技术迭代却深深影响到智能家居行业的发展方向以及所能达到的智能化程度。






