蓝牙的版本演进及其发展史简介

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摘要

简要讲讲蓝牙名字的来源,蓝牙的版本演进及其发展史,蓝牙技术的应用。

蓝牙的版本演进及其发展史简介

蓝牙名字的来源

这要源于一个小故事。

公元940-985年,哈洛德。布美塔特(Harald Blatand),后人称Harald Bluetooth,统一了整个丹麦。他的名字“Blatand”可能取自两个古老的丹麦词语。“bla”意思是黑皮肤的,而“tan”是伟人的含义。和许多君王一样 ,哈洛德四 处扩张,为政治、经济和荣誉而征战。公元960年哈洛德到达了他权力的最高点,征服了整个丹麦和挪威。而蓝牙是这个丹麦国王Viking的“绰号”,因为他爱吃蓝梅,牙齿被染蓝,因此而得这一“绰号”。

在行业协会筹备阶段,需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员,在经过一夜关于欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后,有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将挪威,瑞典和丹麦统一起来;他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术,技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作,保持着各个系统领域之间的良好交流,例如计算机,手机和汽车行业之间的工作。

蓝牙的版本演进及其发展史

在5.4之前,蓝牙经过了多个版本的演进,主要为1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1、4.2、5.0、5.1、5.2和5.3。

◆蓝牙1.1标准

1.1 为最早期版本,传输率约在748~810kb/s,因是早期设计,容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。

◆蓝牙1.2标准

1.2 同样是只有 748~810kb/s 的传输率,但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。

◆ 蓝牙2.0标准

2.0是1.2的改良提升版,传输率约在1.8M/s~2.1M/s,开始支持双工模式——即一面作语音通讯,同时亦可以传输档案/高质素图片,2.0版本当然也支持Stereo运作。

应用最为广泛的是Bluetooth2.0+EDR标准,该标准在2004年已经推出,支持Bluetooth2.0+EDR标准的产品也于2006年大量出现。

虽然Bluetooth2.0+EDR标准在技术上作了大量的改进,但从1.X标准延续下来的配置流程复杂和设备功耗较大的问题依然存在。

◆ 蓝牙2.1标准

2007年8月2日,蓝牙技术联盟今天正式批准了蓝牙2.1版规范,即“蓝牙2.1+EDR”,可供未来的设备自由使用。和2.0版本同时代产品,目前仍然占据蓝牙市场较大份额,相对2.0版本主要是提高了待机时间2倍以上,技术标准没有根本性变化。

◆ 蓝牙3.0标准

2009年4月21日,蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)正式颁布了新一代标准规范"BluetoothCoreSpecificationVersion3.0HighSpeed"(蓝牙核心规范3.0版),蓝牙3.0的核心是"GenericAlternateMAC/PHY"(AMP),这是一种全新的交替射频技术,允许蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。

蓝牙3.0的数据传输率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用802.11WI-FI用于实现高速数据传输)。在传输速度上,蓝牙3.0是蓝牙2.0的八倍,可以轻松用于录像机至高清电视、PC至PMP、UMPC至打印机之间的资料传输,但是需要双方都达到此标准才能实现功能。

◆ 蓝牙4.0标准

蓝牙4.0规范于2010年7月7日正式发布,新版本的最大意义在于低功耗,同时加强不同OEM厂商之间的设备兼容性,并且降低延迟,理论最高传输速度依然为24Mbps(即3MB/s),有效覆盖范围扩大到100米(之前的版本为10米)。该标准芯片被大量的手机、平板所采用,如苹果TheNewiPad平板电脑,以及苹果iPhone5、魅族MX4、HTCOneX等手机上带有蓝牙4.0功能。

◆ 蓝牙4.1标准

蓝牙4.1于2013年12月6日发布,与LTE无线电信号之间如果同时传输数据,那么蓝牙4.1可以自动协调两者的传输信息,理论上可以减少其它信号对蓝牙4.1的干扰。改进是提升了连接速度并且更加智能化,比如减少了设备之间重新连接的时间,意味着用户如果走出了蓝牙4.1的信号范围并且断开连接的时间不算很长,当用户再次回到信号范围中之后设备将自动连接,反应时间要比蓝牙4.0更短。最后一个改进之处是提高传输效率,如果用户连接的设备非常多,比如连接了多部可穿戴设备,彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。

除此之外,蓝牙4.1也为开发人员增加了更多的灵活性,这个改变对普通用户没有很大影响,但是对于软件开发者来说是很重要的,因为为了应对逐渐兴起的可穿戴设备,那么蓝牙必须能够支持同时连接多部设备。

◆ 蓝牙4.2标准

2014年12月4日,最新的蓝牙4.2标准颁布。蓝牙4.2标准的公布,不仅改善了数据传输速度和隐私保护程度,还接入了该设备将可直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。

首先是速度方面变得更加快速。尽管蓝牙4.1版本已在之前的基础上提升了不少,但远远不能满足用户的需求,同Wi-Fi相比,显得优势不足。而蓝牙4.2标准通过蓝牙智能(Bluetooth Smart)数据包的容量提高,其可容纳的数据量相当于此前的10倍左右,两部蓝牙设备之间的数据传输速度提高了2.5倍。

其次,隐私保护程度地加强也获得众多用户的好评。我们知道,蓝牙4.1以及其之前的版本在隐私安全上存在一定的隐患——连接一次之后便无需再确认便自动连接,容易造成隐私泄露。而在蓝牙4.2新的标准下,蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备必须经过用户许可,否则蓝牙信号将无法连接和追踪用户设备。

当然,最令人期待的还是新版本通过IPv6和6LoWPAN接入互联网的功能。早在蓝牙4.1版本时,蓝牙技术联盟便已经开始尝试接入,但由于之前版本传输率的限制以及网络芯片的不兼容新,并未完全实现这一功能。而据蓝牙技术联盟称,蓝牙4.2新标准已可直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。相信在此基础上,一旦可IPv6和6LoWPAN广泛运用,此功能将会吸引更多的关注。

另外不得不提的是,对较老的蓝牙适配器来说,蓝牙4.2的部分功能将可通过软件升级的方式获得,但并非所有功能都可获取。蓝牙技术联盟称:“隐私功能或可通过固件升级的方式获得,但要视制造商的安装启用而定。速度提升和数据包扩大的功能则将要求硬件升级才能做到。”而到目前为止,蓝牙4.0仍是消费者设备最常用的标准,不过Android Lollipop等移动平台已经开始添加对蓝牙4.1标准和蓝牙4.2标准的原生支持。

◆ 蓝牙5.0标准

美国时间2016年6月16日,蓝牙技术联盟(SIG)在华盛顿正式发布了第五代蓝牙技术(简称蓝牙5.0),不仅速度提升2倍、距离远4倍,还优化IoT物联网底层功能。

性能方面,蓝牙5.0标准传输速度是之前4.2LE版本的两倍,有效距离则是上一版本的4倍,即蓝牙发射和接收设备之间的理论有效工作距离增至300米。

另外,蓝牙5.0还允许无需配对接受信标的数据,比如广告、Beacon、位置信息等,传输率提高了8倍。同时蓝牙5.0标准还针对IoT物联网进行底层优化,更快更省电,力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务。

蓝牙技术联盟称,目前全球的蓝牙设备已经超过了82亿。并预计蓝牙5.0标准将于2016年年底或2017年年初正式推出,搭载蓝牙5.0芯片的旗舰级手机将于2017年问世,据称苹果将为成为第一批使用该项技术的厂商之一。

◆ 蓝牙5.1-5.4标准

2019年蓝牙5.1发布,加入了测向功能和厘米级的定位服务,这项功能的加入使得室内的定位会变得更加精准,并且在小物体的位置上也能准确定位避免物品遗失。

2020年蓝牙5.2发布,主要的特性是增强版ATT协议、 LE功耗控制和信号同步,连接更快,更稳定,抗干扰性更好。

其中与我们相关紧密的,还得是LE Audio。不仅支持连接状态及广播状态下的立体声,还将通过一系列的规格调整增强蓝牙音频性能,包括缩小延迟,通过LC3编解码增强音质等,这对于无线耳机的发展来说无疑是好的。

2021年蓝牙5.3版本发布,主要提升在传输效率、安全性、稳定性三个方面:解决5.2版本无法传输低速率数据,加密控制增强,周期性广播增强。

2023年公布了蓝牙5.4版本,主要更新了广播数据加密、广播编码选择、带响应的周期性广播、以及LE GATT 安全级别特征。

进一步增强了蓝牙无线通信技术的安全性、有助于提升蓝牙Mesh网络及基于GATT的各类蓝牙应用的用户体验、并将在新特性的基础上开发全新蓝牙应用规范。

至此,蓝牙从一开始的1.0到如今的5.4版本,在25年的时间里不断更新与提升,从音频传输、图文传输、视频传输,再到以低功耗为主打的物联网数据传输,让我们能够更简便且高效的提高工作与生活效率。

蓝牙技术的应用

  • 智能穿戴设备(如蓝牙手环)
  • 物联网
  • 蓝牙音箱
  • 蓝牙耳机
  • 蓝牙键鼠
  • 智能手机
  • 平板电脑
  • 高清电视
  • 笔记本电脑
  • 各种短距离无线传输应用(如打印机)
  • 其他应用

  • 本文由 发表于 2023年11月29日
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