蓝牙技术从1.0到5.0的发展历史详细说明

元安物联 发表于 2020-02-15 13:08:10 收藏 已收藏
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蓝牙技术从1.0到5.0的发展历史详细说明

元安物联 发表于 2020-02-15 13:08:10
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目前,蓝牙已经成为最庞大的无线通讯技术之一,被应用在智能家居、消费电子、智能穿戴设备、仪器仪表、智慧交通、智慧医疗、安防设备、汽车设备、远程遥控等各类产品中,渗入到各个行业及领域。蓝牙已经融入我们生活的方方面面,悄无声息地改变着我们的生活习惯,让我们的日常生活变得更加便利。

也许很少有人知道,蓝牙(Bluetooth)一词取自于十世纪丹麦国王哈拉尔HaralBluetooth。而将“蓝牙”与后来的无线通讯技术标准关联在一起的,是一位来自英特尔的工程师 Jim Kardach。他在一次无线通讯行业会议上,提议将“Bluetooth”作为无线通讯技术标准的名称。

图片来源于网络

什么是蓝牙

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,是一个不平凡的历程。

图源:BlueAPP

蓝牙简史

蓝牙的历史实际上要追溯到第二次世界大战。蓝牙的核心是短距离无线电通讯,它的基础来自于跳频扩频(FHSS)技术,由好莱坞女演员 Hedy Lamarr 和钢琴家 George Antheil 在 1942 年 8 月申请的专利上提出。他们从钢琴的按键数量上得到启发,通过使用 88 种不同载波频率的无线电控制鱼雷,由于传输频率是不断跳变的,因此具有一定的保密能力和抗干扰能力。

起初该项技术并没有引起美国军方的重视,直到 20 世纪 80 年代才被军方用于战场上的无线通讯系统,跳频扩频(FHSS)技术后来在解决包括蓝牙、WiFi、3G 移动通讯系统在无线数据收发问题上发挥着关键作用。

蓝牙技术开始于爱立信在 1994 年创制的方案,该方案旨在研究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无线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的通信问题,用于替代 RS-232 串口通讯标准。

蓝牙技术变迁历史

第一代蓝牙:关于短距离通讯早期的探索

1999 年:蓝牙 1.0

早期的蓝牙 1.0 A 和 1.0B 版存在多个问题,有多家厂商指出他们的产品互不兼容。同时,在两个设备“链接”(Handshaking)的过程中,蓝牙硬件的地址(BD_ADDR)会被发送出去,在协议的层面上不能做到匿名,造成泄漏数据的危险。

因此,当 1.0 版本推出以后,蓝牙并未立即受到广泛的应用。除了当时对应蓝牙功能的电子设备种类少,蓝牙装置也十分昂贵。

2001 年:蓝牙 1.1

蓝牙 1.1 版正式列入 IEEE 802.15.1 标准,该标准定义了物理层(PHY)和媒体访问控制(MAC)规范,用于设备间的无线连接,传输率为 0.7Mbps。但因为是早期设计,容易受到同频率之间产品干扰,影响通讯质量。

2003 年:蓝牙 1.2

蓝牙 1.2 版针对 1.0 版本暴露出的安全性问题,完善了匿名方式,新增屏蔽设备的硬件地址(BD_ADDR)功能,保护用户免受身份嗅探攻击和跟踪,同时向下兼容 1.1 版。

第二代蓝牙:发力传输速率的 EDR 时代

2004 年:蓝牙 2.0

蓝牙 2.0 是 1.2 版本的改良版,新增的 EDR(Enhanced Data Rate)技术通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力,使得蓝牙设备的传输率可达 3Mbps。

蓝牙 2.0 支持双工模式:可以一边进行语音通讯,一边传输文档/高质素图片。

2007 年:蓝牙 2.1

蓝牙 2.1 新增了 Sniff Subrating 省电功能,将设备间相互确认的讯号发送时间间隔从旧版的 0.1 秒延长到 0.5 秒左右,从而让蓝牙芯片的工作负载大幅降低。

第三代蓝牙:High Speed,传输速率高达 24Mbps

2009 年:蓝牙 3.0

蓝牙 3.0 新增了可选技术 High Speed,High Speed 可以使蓝牙调用 802.11 WiFi 用于实现高速数据传输,传输率高达 24Mbps,是蓝牙 2.0 的 8 倍,轻松实现录像机至高清电视、PC 至 PMP、UMPC 至打印机之间的资料传输。

蓝牙 3.0 的核心是 AMP(Generic Alternate MAC/PHY),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。

功耗方面,蓝牙 3.0 引入了 EPC 增强电源控制技术,再辅以 802.11,实际空闲功耗明显降低。

此外,新的规范还加入 UCD 单向广播无连接数据技术,提高了蓝牙设备的相应能力。

第四代蓝牙:主推“ Low Energy”低功耗

2010 年:蓝牙 4.0

蓝牙 4.0 是迄今为止第一个蓝牙综合协议规范,将三种规格集成在一起。其中最重要的变化就是 BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗功能,提出了低功耗蓝牙、传统蓝牙和高速蓝牙三种模式。

2013 年:蓝牙 4.1

蓝牙 4.1 在传输速度和传输范围上变化很小,但在软件方面有着明显的改进。此次更新目的是为了让 Bluetooth Smart 技术最终成为物联网(Internet of Things)发展的核心动力。

2014 年:蓝牙 4.2

蓝牙 4.2 的传输速度更加快速,比上代提高了 2.5 倍,因为蓝牙智能(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。

第五代蓝牙:开启「物联网」时代大门

2016 年:蓝牙 5.0

蓝牙 5.0 在低功耗模式下具备更快更远的传输能力,传输速率是蓝牙 4.2 的两倍(速度上限为 2Mbps),有效传输距离是蓝牙 4.2 的四倍(理论上可达 300 米),数据包容量是蓝牙 4.2 的八倍。

支持室内定位导航功能,结合 WiFi 可以实现精度小于 1 米的室内定位。

针对 IoT 物联网进行底层优化,力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务。

物联网:蓝牙技术的新主场

自 1998 年来,蓝牙协议已经进行了多次更新,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。一方面维持着蓝牙设备向下兼容性,另一方面蓝牙也正应用于越来越多的物联网设备。

据 SIG 的市场报告预估,到 2018 年底,全球蓝牙设备出货量将多达 40 亿,其中:手机、平板和 PC 今年出货量可达 20 亿,音频和娱乐设备出货量可达 12 亿,全球 86% 出厂的汽车将具备蓝牙功能,智能家居蓝牙设备出货量可达 6.5 亿,智能建筑、智慧城市、智慧工业等均将成为未来潜力赛道。

随着蓝牙技术的成熟,大大降低了设备之间的长距离、多设备通讯门槛,为未来的 IOT 带来了更大的想象空间。这项 20 年前问世的技术,未来还会焕发出蓬勃的生命力。

蓝牙版本由最早的1998年的0.7版开始,迄今已有15个版本,蓝牙从4.0版本开始便是低功耗的蓝牙版本,由于最新蓝牙5.1版本尚未普及,目前多数产品是采用蓝牙5.0/4.2/4.0技术。元安物联自主研发的低功耗蓝牙5.0标准智能网关,具备更高速的数据传输能力,更远的覆盖距离,以及更高的室内定位精度,结合BLE5.0的MESH自组网能力, 实现蓝牙终端及的灵活组网,极大扩展了低功耗业务覆盖范围。

元安物联聚焦以智能+安全新技术重新定义物联网,专注研发物联网接入产品、物联网安全产品和物联网平台等。利用元安物联蓝牙智能网关室内定位技术,可广泛应用于智慧商场、新零售、智慧医院、无线工勘在内的多种物联网应用场景。

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