藍(lán)牙技術(shù)介紹

1. 藍(lán)牙概述

藍(lán)牙，是一種支持設(shè)備短距離通信（一般10m內(nèi)）的無(wú)線電技術(shù)，能在包括移動(dòng)電話、PDA、無(wú)線耳機(jī)、筆記本電腦、相關(guān)外設(shè)等眾多設(shè)備之間進(jìn)行無(wú)線信息交換。利用“藍(lán)牙”技術(shù)，能夠有效地簡(jiǎn)化移動(dòng)通信終端設(shè)備之間的通信，也能夠成功地簡(jiǎn)化設(shè)備與因特網(wǎng)Internet之間的通信，從而數(shù)據(jù)傳輸變得更加迅速高效，為無(wú)線通信拓寬道路

“藍(lán)牙” 這名稱(chēng)來(lái)自10世紀(jì)的丹麥國(guó)王哈拉爾德 (Harald Gormsson) 的外號(hào)。出身海盜家庭的哈拉爾德統(tǒng)一了北歐四分五裂的國(guó)家，成為維京王國(guó)的國(guó)王。 由于他喜歡吃藍(lán)莓， 牙齒常常被染成藍(lán)色，而獲得“藍(lán)牙”的綽號(hào)，當(dāng)時(shí)藍(lán)莓因?yàn)轭伾之惖木壒时徽J(rèn)為是不適合食用的東西，因此這位愛(ài)嘗新的國(guó)王也成為創(chuàng)新與勇于嘗試的象征。 1998年，愛(ài)立信公司希望無(wú)線通信技術(shù)能統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)而取名“藍(lán)牙” 。藍(lán)牙按照支持協(xié)議劃分，可分為以下兩種：

• 經(jīng)典藍(lán)牙：Classic Bluetooth，泛指支持藍(lán)牙協(xié)議在4.0以下的模塊，一般用于數(shù)據(jù)量比較大的傳輸，如：語(yǔ)音、音樂(lè)等較高數(shù)據(jù)量傳輸。經(jīng)典藍(lán)牙模塊可再細(xì)分為：傳統(tǒng)藍(lán)牙模塊和高速藍(lán)牙模塊。傳統(tǒng)藍(lán)牙模塊在2004年推出，主要代表是支持藍(lán)牙2.1協(xié)議的模塊，在智能手機(jī)爆發(fā)的時(shí)期得到廣泛支持。高速藍(lán)牙模塊在2009年推出，速率提高到約24Mbps，是傳統(tǒng)藍(lán)牙模塊的八倍，可以輕松用于錄像機(jī)至高清電視、PC至PMP、UMPC至打印機(jī)之間的資料傳輸

• 低功耗藍(lán)牙：Bluetooth Low Energy，是指支持藍(lán)牙協(xié)議4.0或更高的模塊，也稱(chēng)為BLE模塊，最大的特點(diǎn)是成本和功耗的降低，應(yīng)用于實(shí)時(shí)性要求比較高的產(chǎn)品中，比如：智能家居類(lèi)（藍(lán)牙鎖、藍(lán)牙燈）、傳感設(shè)備的數(shù)據(jù)發(fā)送（血壓計(jì)、溫度傳感器）、消費(fèi)類(lèi)電子（電子煙、遙控玩具）等

藍(lán)牙4.0以上的模塊包含兩個(gè)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)，包含經(jīng)典藍(lán)牙部分和低功耗藍(lán)牙部分。

藍(lán)牙4.0、經(jīng)典藍(lán)牙和低功耗藍(lán)牙之間的兼容性如下圖示：

藍(lán)牙與其他通信技術(shù)的比較：

2. 藍(lán)牙技術(shù)變遷史

第一代藍(lán)牙： 關(guān)于短距離通訊早期的探索

• 1999 年：藍(lán)牙 1.0，早期的藍(lán)牙存在多種問(wèn)題，推出以后并未受到廣泛的應(yīng)用

• 2001 年：藍(lán)牙 1.1，正式列入 IEEE 802.15.1 標(biāo)準(zhǔn)，但是容易受到同頻率之間產(chǎn)品干擾，影響通訊質(zhì)量

• 2003 年：藍(lán)牙 1.2，完善了安全性問(wèn)題，增加了AFH、eSCO、快連、支持Stereo 音效傳輸要求這四項(xiàng)新功能

• 代表作：愛(ài)立信第一臺(tái)藍(lán)牙手機(jī) T39mc

第二代藍(lán)牙： 發(fā)力傳輸速率的 EDR 時(shí)

• 2004 年：藍(lán)牙 2.0，使用了EDR技術(shù)，增加了連接設(shè)備的數(shù)量，提高了傳輸率，支持雙工模式

• 2007 年：藍(lán)牙 2.1，新增了省電功能以及SSP簡(jiǎn)易安全配對(duì)功能，改善了配對(duì)體驗(yàn)，提升了使用和安全強(qiáng)度，且支持 NFC 近場(chǎng)通信

• 代表作：以藍(lán)牙與無(wú)線耳機(jī)溝通的 Sony Ericsson P910i PDA 手機(jī)

第三代藍(lán)牙： High Speed，傳輸速率高達(dá) 24Mbps

• 2009 年：藍(lán)牙 3.0，新增了可選技術(shù) High Speed，可以使藍(lán)牙調(diào)用 802.11 WiFi 用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，傳輸率高達(dá) 24Mbps，是藍(lán)牙 2.0 的 8 倍，使用了AMP交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻；引入了 EPC 增強(qiáng)電源控制技術(shù)，再輔以 802.11，實(shí)際空閑功耗明顯降低；還加入 UCD 單向廣播無(wú)連接數(shù)據(jù)技術(shù)，提高了藍(lán)牙設(shè)備的相應(yīng)能力

• 代表作：藍(lán)牙適配器

第四代藍(lán)牙： 主推“Low Energy”低功耗

• 2010 年：藍(lán)牙 4.0，是第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范，將三種規(guī)格集成在一起。其中最重要的變化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能，提出了低功耗藍(lán)牙、傳統(tǒng)藍(lán)牙和高速藍(lán)牙三種模式：“高速藍(lán)牙 ”主攻數(shù)據(jù)交換與傳輸；“傳統(tǒng)藍(lán)牙 ”則以信息溝通、設(shè)備連接為重點(diǎn)；“低功耗藍(lán)牙 ”以不需占用太多帶寬的設(shè)備連接為主，功耗較老版本降低了 90%。

• 2013 年：藍(lán)牙 4.1，支持與 LTE 無(wú)縫協(xié)作，允許開(kāi)發(fā)人員和制造商自定義藍(lán)牙 4.1 設(shè)備的重新連接間隔，支持云同步，支持?jǐn)U展設(shè)備與中心設(shè)備角色互換，支持藍(lán)牙 4.1 標(biāo)準(zhǔn)的耳機(jī)、手表、鍵鼠，可以不用通過(guò) PC、平板、手機(jī)等數(shù)據(jù)樞紐，實(shí)現(xiàn)自主收發(fā)數(shù)據(jù)

• 2014 年：藍(lán)牙 4.2，改善了傳輸速率和隱私保護(hù)程度，藍(lán)牙信號(hào)想要連接或者追蹤用戶(hù)設(shè)備，必須經(jīng)過(guò)用戶(hù)許可；支持 6LoWPAN，藍(lán)牙 4.2 設(shè)備可以直接通過(guò) IPv6 和 6LoWPAN 接入互聯(lián)網(wǎng)，該技術(shù)允許多個(gè)藍(lán)牙設(shè)備通過(guò)一個(gè)終端接入互聯(lián)網(wǎng)或者局域網(wǎng)，這樣大部分智能家居產(chǎn)品可以拋棄相對(duì)復(fù)雜的 WiFi 連接，改用藍(lán)牙傳輸，讓個(gè)人傳感器和家庭間的互聯(lián)更加便捷快速

第五代藍(lán)牙： 開(kāi)啟物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大門(mén)

• 2016 年：藍(lán)牙 5.0，在低功耗模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力，支持室內(nèi)定位導(dǎo)航功能，針對(duì) IoT 物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務(wù)

• 2019 年：藍(lán)牙 5.1，加入了測(cè)向功能和厘米級(jí)的定位服務(wù)，這項(xiàng)功能的加入使得室內(nèi)的定位會(huì)變得更加精準(zhǔn)，并且在小物體的位置上也能準(zhǔn)確定位避免物品遺失

3. Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)

Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵“鑰匙”，Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)獨(dú)立研發(fā)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，它能夠?qū)⑺{(lán)牙設(shè)備作為信號(hào)中繼站，將數(shù)據(jù)覆蓋到非常大的物理區(qū)域，兼容藍(lán)牙 4 和 5 系列的協(xié)議

傳統(tǒng)的藍(lán)牙連接是通過(guò)一臺(tái)設(shè)備到另一臺(tái)設(shè)備的配對(duì)實(shí)現(xiàn)的，建立一對(duì)一或一對(duì)多的微型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系

而 Mesh 網(wǎng)絡(luò)能夠使設(shè)備實(shí)現(xiàn)多對(duì)多的關(guān)系。Mesh 網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)設(shè)備節(jié)點(diǎn)都能發(fā)送和接收信息，只要有一個(gè)設(shè)備連上網(wǎng)關(guān)，信息就能夠在節(jié)點(diǎn)之間被中繼，從而讓消息傳輸至比無(wú)線電波正常傳輸距離更遠(yuǎn)的位置

這樣，Mesh 網(wǎng)絡(luò)就可以分布在制造工廠、辦公樓、購(gòu)物中心、商業(yè)園區(qū)以及更廣的場(chǎng)景中，為照明設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備、安防攝像機(jī)、煙霧探測(cè)器和環(huán)境傳感器提供更穩(wěn)定的控制方案

物聯(lián)網(wǎng)是未來(lái)藍(lán)牙技術(shù)的新主場(chǎng)。自 1998 年來(lái)，藍(lán)牙協(xié)議已經(jīng)進(jìn)行了多次更新，從音頻傳輸、圖文傳輸、視頻傳輸，再到以低功耗為主打的物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸。一方面維持著藍(lán)牙設(shè)備向下兼容性，另一方面藍(lán)牙也正應(yīng)用于越來(lái)越多的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備

隨著 Low Energy 版藍(lán)牙在功耗和傳輸效率上的不斷提升，Classic 版本自 3.0 后就更新不大?？梢灶A(yù)見(jiàn)，未來(lái)藍(lán)牙的主要發(fā)力點(diǎn)將集中在物聯(lián)網(wǎng)，而不僅僅局限于移動(dòng)設(shè)備，而 Mesh 網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的加入，使得藍(lán)牙自成 IoT 體系成為可能

隨著藍(lán)牙 5 技術(shù)的出現(xiàn)和藍(lán)牙 mesh 技術(shù)的成熟，大大降低了設(shè)備之間的長(zhǎng)距離、多設(shè)備通訊門(mén)檻，為未來(lái)的 IoT 帶來(lái)了更大的想象空間。這項(xiàng) 20 年前問(wèn)世的技術(shù)，未來(lái)還會(huì)煥發(fā)出蓬勃的生命力

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的蓝牙开发|蓝牙技术介绍的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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