蓝牙是什么?乍一听像是某个拥有蓝色牙齿的人类发明的产物?曾经的蓝牙是一个黑科技的形象,在早期手机、笔记本上都可以看到TA的身影,而现在,蓝牙几乎成为移动设备的标配。那蓝牙可以做什么?有什么发展历程?

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蓝牙不是蓝色的牙齿,而是右下角那个

  蓝牙是什么

  蓝牙为bluetooth的中文直译,而bluetooth又是斯堪的纳维亚语Blåtand的英语化,这个名字来源于中世纪丹麦国王Harald Blåtand Gormsson(哈拉尔蓝牙王),这位国王统一了丹麦,虽然历史伟人与现代科技 技术无关,但国王的成就影响到蓝牙技术开发者Jim Kardach的理念,他希望蓝牙也可以成为统一的通用传输标准。 蓝牙的logo来自后弗萨克文的符文组合,代表H和B,也就是哈拉尔蓝牙王名字的首字母。

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蓝牙是一种近距离的无线传输技术,由爱立信公司在1994年创立,现在由Bluetooth SIG管理和制订。蓝牙用于在不同设备之间建立连接,采用短波长通讯,ISM频段在2.4-2.485GHz。

在使用范围方面,其实根据CLASS级别的不同,现在的蓝牙理论上已经可以达到100米,而蓝牙5.0更达到243.84米,但考虑到电力消耗和受环境因素影响,一般常见的移动设备上蓝牙传输范围仍在10米左右。

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蓝牙不同Class下的最大功率和工作范围

  蓝牙发展历:

蓝牙从1998年发布蓝牙1.0到现在,已发展到Bluetooth 5.0,大体上的进步表现在传输速度、稳定性、安全性、交换协议、功耗表现等提升或改进。

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蓝牙1.x

蓝牙1.0在1999年提出,经历1.0 Draft、1.0和1.0B三个版本。蓝牙1.0 Draft完成了SDP服务发现协议和TCS电话控制协议,到蓝牙1.0为正式公布的版本,确定使用2.4GHz频段,理论传输速度为1Mbps,实际传输速度最高为721Kbps(约90KB/s),随后的1.0B增加对WAP无线应用协议的支持。

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爱立信第一台蓝牙手机T39mc

  到2001年,蓝牙1.1被列入IEEE标准,批准为IEEE 802.15.1,蓝牙1.1修正了1.0B的错误,加入信号强度指示。蓝牙1.2为802.15.1a,改善了抗干扰和连接能力,可向下兼容蓝牙1.1。

蓝牙1.x只能单工方式工作,而传输的音频频率响应也不高,所以当时的蓝牙耳机大多都是单声道单耳式,音质也较差。如果要流媒体薄立体声音频,则需要A2DP技术的支持。

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蓝牙适配器

  蓝牙2.x

在2004年推出的蓝牙2.0+EDR,最大改进便是加入EDR(Enhanced Data Rate)技术,加快了传输速率,理论传输速度为3Mbps(375KB/s),实际为2.1Mbps(262.5KB/s),而且EDR技术还可以通过减少工作负载循环来降低功耗。EDR是个可选技术,蓝牙2.0本身的改进是支持到双工方式,即可以语音的同时还可以传输数据。

3年后的2007年,蓝牙2.1+EDR推出,主要亮点改善配对过程,不再需要用户输入配对码,而是自动提供配对码进行配对确认。另外有SSP(Secure Simple Pairing),提高配对的安全性。还有Sniff Subrating技术,可以延长两个设备之间确认讯号的发送间隔时长,以降低功耗。

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现在的配对已经大大简化

  蓝牙3.x

蓝牙3.0+HS在2009年发布,HS是Hight Speed,理论传输速度为24Mbps(3MB/s),这其实并不是蓝牙本身的速度,而是来自IEEE 802.11,也就是Wi-Fi,蓝牙3.0的重要技术在AMP(Alternative MAC/PHY,交替射频),该技术可以让蓝牙3.0在需要大量和高速的数据传输时调用Wi-Fi来作为传输连接。

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如果设备只有蓝牙而没有Wi-Fi,或是没有“HS”后缀的蓝牙3.0,那么传输其实还是蓝牙2.0的速度。蓝牙3.0本身加入L2CAP增强模式、单播无连接数据和EPC(增强电源控制 )机制。

蓝牙4.x

在2010年提出的蓝牙4.0包括了Classic Bluetooth、Bluetooth High Speed和Bluetooth Low Energy三种协议,Classic Bluetooth和Bluetooth High Speed基本延续蓝牙3.x带不带HS后缀的两个版本,所以Bluetooth Low Energy才算是蓝牙4.0新特性, 即为BLE、Bluetooth Smart、低功率蓝牙,相比标准蓝牙在功耗上降低到0.01-0.5W,可以减少蓝牙对移动设备带来的电力负担。

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多协议似的蓝牙4.0支持双模式和单模式的部署方式,双模式可以让BLE集成到经典蓝牙,或在原来的蓝牙2.1+EDR、3.0+HS上加入BLE,双模式蓝牙4.0可以向下兼容以前的蓝牙版本,而单模式下就只允许两个蓝牙4.0设备之间的传输。

蓝牙4.1只是个软件升级,重要功能是批量数据交换,这允许蓝牙可以同时连接多个设备,主要针对智能穿戴设备和手机之间的连接 ,蓝牙4.1支持这类设备通过IPv6连接到网网络,还有与4G共存特性,可以在两种无线网络都进行传输下,降低互相之间的干扰。在2014年推出的蓝牙4.2针对IoT物联网加入了一些功能。

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蓝牙是智能穿戴设备目前主要的连接方式

  蓝牙5.0

BIG在今年6月公布了蓝牙5.0,宣称新一代蓝牙相比蓝牙4.2 LE有4倍传输范围提升、2倍传输速度提升,还支持室内定位技术,但目前还没有很详细的参数和技术讲解,也没有相关设备搭载,但蓝牙5.0必然是未来两三年智能手机、智能设备的标配技术。

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BSIG对蓝牙5.0的简介

  蓝牙可以干嘛?

蓝牙耳机:早期蓝牙给人最大的印象便是蓝牙耳机,犹记得在那个年代的电影或电视剧中,凡是金融才子、老大级的人物都会在开车时,在耳边挂个蓝牙耳机,分分钟几百万上落、call几百个马仔之类,颇为拉风……现在的单耳式蓝牙耳机已经少人用,但立体声蓝牙耳机开始流行起来,另外蓝牙音箱成为小环境欣赏音乐或开派的利器。

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传输数据:在那个智能手机和社交网络还不流行的时期,大家有好听歌曲、拍到的照片、小视频要想分享给朋友、同学仔,都是用蓝牙来互传,那时候我们都会先互相配对手机,然后用缓慢的速度交换文件,有时文件太大还会断线。现在自然就很少会这样做了,蓝牙的数据传输体现在智能穿戴设备上。

热点分享:过去在笔记本电脑、PDA这些本身没有移动数据接入能力的设备上,可以通过蓝牙连接到手机,接入GPRS、3G网络。现在Wi-Fi已大部分普及,已经很少需要这种方式(因为热点也可以用Wi-Fi连接),当然还有是手机支持,比如苹果支持把iPhone作为热点,通过蓝牙方式帮助iPad、iPod、Mac连入互联网。

无线控制:现在无线鼠标、键盘、游戏手柄都有通过蓝牙方式连接,这是由于蓝牙迭代更新带来功耗降低,可以支持这些外设长时间的使用,而且不需要额外适配器,蓝牙外设在使用上更加灵活。

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蓝牙相关技术:

A2DP:该技术用于通过蓝牙来进行音频串流,主要是实现双声道的立体声传输,支持常见的MP3、AAC音频格式,普遍用在现在的蓝牙耳机上。

AVRCP:用在简单的控制音视频设备,比如蓝牙耳机上的播放/暂停、接听/挂断的按键。

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蓝牙让耳机摆脱线缆的羁绊

  HID:Human Interface Device,人机接口设备,蓝牙上HID协议主要是为了让设备(如智能手机、PS4)兼容采用蓝牙连接的鼠标、键盘、手柄。

NFC:这也是一种近距离无线传输,在技术上与蓝牙无关,但由于NFC传输速度和范围不够,现在不少设备多会通过NFC帮助蓝牙繁琐的配对过程,所以两者有相辅相成的关系。

上文便是关于蓝牙是什么东西的一些解释和蓝牙发展历程介绍,虽然蓝牙的作用覆盖范围很广,但普遍不被用户想起这项功能,反而无线网络成为热门的数据传输方式。