【技术分享】蓝牙技术的前世今生

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蓝牙是一种支持设备短距离通信的低功耗、低成本无线电技术。它利用短程无线链路取代专用电缆,便于人们在室内或户外流动操作。那么这种技术为什么叫蓝牙?又历经了怎样的发展?本文将带你了解蓝牙技术的前世今生。

 

蓝牙  蓝牙的由来

“蓝牙”(Bluetooth)原是一位在10世纪统一丹麦的国王哈拉尔 (HaralBluetooth),他将当时的瑞典、芬兰与丹麦统一起来。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JimKardach。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。用“Bluetooth”名字来命名这种新的技术标准,含有将四分五裂的局面统一起来的意思。

1998年,东芝、爱立信、IBM、Intel和诺基亚共同提出近距离无线数字通信的技术标准。蓝牙标准正式形成。

 


 

蓝牙  蓝牙技术的变迁史1. 第一代蓝牙

  • 蓝牙1.0标准:1999年发布,传输速率约在723.1Kbit/s,通信距离约10米,蓝牙1.0存在很多问题,并未得到广泛的应用。
  • 蓝牙1.1标准:2001年发布,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,易受到同频率之间产品干扰,影响通信质量。

蓝牙1.2标准:2003年发布,传输速率748~810Kb/s,增加了抗干扰跳频功能。

2. 第二代蓝牙

  • 蓝牙2.0标准:2004年发布,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,同时开始支持双工模式。
  • 蓝牙2.1标准:2007年发布,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式批准了蓝牙2.1核心规范,即“蓝牙2.1+EDR”新增了Sniff Subrating省电功能,让蓝牙芯片的工作负载大幅降低。

3. 第三代蓝牙

  • 蓝牙3.0标准:2009年发布,蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范蓝牙3.0,数据传输率提高到了大约24Mbps。
     

4. 第四代蓝牙

  • 蓝牙4.0标准: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。从蓝牙4.0协议开始,后面的版本都包含了经典蓝牙和低功耗蓝牙两种模式。
  • 蓝牙4.1标准:2013年发布,提升了连接速度并且更加智能化,同时也提升了传输效率。
  • 蓝牙4.2标准:2014年发布,增强了安全性,改善了数据传输速度,比上一代提高了2.5倍。

5. 第五代蓝牙

  • 蓝牙5.0标准: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4倍(理论上达300米),数据包容量是蓝牙4.2的8倍。
  • 蓝牙5.1标准:2019年1月发布,新增寻向功能(AOA/AOD),将蓝牙定位的精准度提升到厘米级。
  • 蓝牙5.2标准:2019年12月发布,新增三项主要特性:增强版ATT协议、LE功率控制、LE同步信道,为蓝牙低功耗音频方案提供基础。

广州致远电子股份有限公司推出的ZLG52810系列是一款全新的高吞吐量的蓝牙模块,具有低功耗、小尺寸、低成本等特点。

蓝牙

图2 蓝牙发展历程


 

蓝牙  蓝牙技术分类

从蓝牙4.0协议开始,后续的版本都包含经典蓝牙和低功耗蓝牙两种版本。经典蓝牙和低功耗蓝牙是两种完全不同的技术,两者不能互相通信。

经典蓝牙(Bluetooth Classic):即基本速率/增强数据速率蓝牙(简称:BR/EDR),采用自适应跳频方法,在79个通道上传输数据。

低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy):低功耗蓝牙在蓝牙4.0协议中第一次提出,是为了实现极低功率运行而设计的。该技术采用跳频扩频方法,支持在40个信道上传输数据。

一般来说,经典蓝牙目前主要用于音频,例如无线电话连接、无线耳机和无线扬声器,用于数据量比较大的传输;低功耗蓝牙更常见于可穿戴设备、智能物联网设备、健身监测设备和电池供电的配件(如键盘)。

我们常常听到单模蓝牙和双模蓝牙的说法。其实,单模蓝牙指的就是低功耗蓝牙。而双模蓝牙则是同时支持低功耗蓝牙和经典蓝牙,最常见的就是手机或者笔记本电脑,这些产品既能连接经典蓝牙设备,也能连接低功耗蓝牙设备。

蓝牙

图3 低功耗蓝牙VS经典蓝牙

 

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