蓝牙的发展史

蓝牙技术最初由爱立信创制,始于爱立信公司的1994方案,它是研究在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。

1997年前爱立信公司此概念接触了移动设备制造商,讨论其项目合作发展,结果获得支持。蓝牙是创新与勇于尝试的象征。

1999年5月20日,索尼爱立信、IBM、英特尔、诺基亚及东芝公司等业界龙头创立“特别兴趣小组”(Special Interest Group,SIG),即蓝牙技术联盟的前身,

目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的蓝牙技术标准。

1999年11月美国4家著名公司Motorola、Lucent、Microsoft及3Com加盟BSIG,成为BSIG的9个发起成员,使蓝牙技术的发展获得了更强有力的支持,并显示出更明朗的前景。

 

版本规范发布日期增强功能
0.7 1998年10月19日 Baseband、LMP
0.8 1999年1月21日 HCI、L2CAP、RFCOMM
0.9 1999年4月30日 OBEX与IrDA的互通性
1.0 Draft 1999年7月5日 SDP、TCS
1.0 A 1999年7月26日 /
1.0 B 2000年10月1日 WAP应用上更具互通性
1.1 2001年2月22日 IEEE 802.15.1
1.2 2003年11月5日 列入IEEE 802.15.1a
2.0 + EDR 2004年11月9日 EDR传输率提升至2-3Mbps
2.1 + EDR 2007年7月26日 简易安全配对、暂停与继续加密、Sniff省电
3.0 + HS 2009年4月21日 交替射频技术、取消了UMB的应用
4.0 + HS 2010年6月30日 传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术

 

 

 

1998年时蓝牙推出0.7规格,支持Baseband与LMP(Link Manager Protocol)通讯协定两部份。

1999年推出先后0.8版,0.9版、1.0 Draft版,1.0a版、1.0B版。1.0 Draft版,完成SDP(Service Discovery Protocol)协定、TCS(Telephony Control Specification)协定。

1999年7月26日正式公布1.0版,确定使用2.4GHz频谱,最高资料传输速度1Mbps,同时开始了大规模宣传。

和当时流行的红外线技术相比,蓝牙有着更高的传输速度,而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接,所有蓝牙设备基本上只要在有效通讯范围内使用,就可以进行随时连接。

当1.0规格推出以后,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年的1.1版正式列入IEEE标准,Bluetooth 1.1即为IEEE 802.15.1。

同年,SIG成员公司超过2000家。过了几年之后,采用蓝牙技术的电子装置如雨后春笋般增加,售价也大幅回落。

为了扩宽蓝牙的应用层面和传输速度,SIG先后推出了1.2、2.0版,以及其他附加新功能,例如EDR(Enhanced Data Rate,配合2.0的技术标准,将最大传输速度提高到3Mbps)、

A2DP(Advanced Audio Distribution Profile,一个控音轨分配技术,主要应用于立体声耳机)、AVRCP(A/V Remote Control Profile)等。

Bluetooth 2.0将传输率提升至2Mbps、3Mbps,远大于1.x版的1Mbps(实际约723.2kbps)。

 

1、1.1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。

支持Stereo音效的传输要求,但只能够作(单工)方式工作,加上音带频率响应不太足够,并未算是最好的Stereo传输工具。

2、1.2版本

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。。

支持Stereo音效的传输要求,但只能够作(单工)方式工作,加上音带频率响应不太足够,并未算是最好之Stereo传输工具。

蓝牙1.2版本相对于1.1版本而言,主要加入了以下四项新增功能:

1、AFH(Adaptive Frequency Hopping)适应性跳频技术,该功能是用来减少蓝牙产品与其它无线通讯装置之间所产生的干扰问题。

2、eSCO(Extended Synchronous Connection-Oriented links):延伸同步连结导向信道技术,用于提供具高度QoS的音讯传输,而能进一步满足更高阶语音与音讯产品的需求。

3、Faster Connection快速连接功能,可以缩短重新搜索与再连接的时间,使连结的过程更为稳定、更快速,使蓝牙产品在使用上更为平顺。

4、1.2版本的产品将与蓝牙1.1版本产品兼容,百分之百的确保其可向后兼容于1.1版本的产品。

从上面的变化我们也可以了解到蓝牙1.2版本可称之1.1标准的改良版本,在原理和基本的架构并无太大转变,只是提升了传输速度。总体上讲蓝牙的制定组织提供的蓝牙1.2标准可以支持传输速率为2到3Mbits/秒。



3、2.0版本:

2.0是1.2的改良提升版,传输率约在1.8M/s~2.1M/s,可以有(双工)的工作方式。

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。随后蓝牙2.0版本的芯片,是有机会加入了Stereo译码芯片,则连A2DP(AdvancedAudioDistributionProfile)也可以不需要了。

蓝牙1.2版标准发布后对于速度提升很多的Bluetooth2.0的规范诞生了,该标准结合EDR补充协议可以让我们无线传输速度提升到一个新的级别。所以我们通常看到的是“蓝牙核心规范2.0版本+EDR”的说法。

2.0标准与1.2标准的差别还是很大的,改进也很多,这里笔者仅仅罗列几个最突出的特点。

第一,能够提高数据传输速度3倍,理想情况下更可高达10倍,全面支持每秒4M、8M和12M的传输速率;

第二,2.0标准的能耗大大降低,可以在电力一定的基础上运转更长时间;

第三,2.0标准大大增加了连接设备的数量,另外在数据检验与错误排除方面2.0的优势也是非常明显的。

总体上讲蓝牙2.0的发布非常类似于计算机领域的USB标准,像USB1.1和2.0一样,蓝牙2.0不仅仅是软件上的改革,还针对硬件总线结构来提升传输速度,从而在本质上提高了数据传输速度。



4、2.1版本( 2.1+EDR)

为了改善蓝牙技术存在的问题,蓝牙SIG组织(Special Interest Group)推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。

改善装置配对流程:以往在连接过程中,需要利用个人识别码来确保连接的安全性,而改进过后的连接方式则是会自动使用数字密码来进行配对与连接,

举例来说,只要在手机选项中选择连接特定装置,在确定之后,手机会自动列出当前环境中可使用的设备,并且自动进行连结;

而短距离的配对方面:也具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC(Near Field CoMMunication)机制;

更佳的省电效果:蓝牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能,透过设定在2个装置之间互相确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的。

蓝牙2.1将装置之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,如此可以让蓝牙芯片的工作负载大幅降低,也可让蓝牙可以有更多的时间可以彻底休眠。

根据官方的报告,采用此技术之后,蓝牙装置在开启蓝牙联机之后的待机时间可以有效延长5倍以上。

当然技术总是在不断发展和改进的,最近蓝牙SIG在CeBIT 2007上展示了即将推出的蓝牙2.1版本的新功能。

蓝牙2.1将支持通过NFC(Near Field Communication,近距离通讯)进行配对,只需要将两个蓝牙设备靠近,按下一个键就可以配对了,配对密码将通过NFC进行传输,无需手动输入。 两个设备中一个必须内置主动NFC芯片,另一个内置被动NFC芯片即可实现这种自动无人为干扰和操作的自动配对。

这种自动配对的方式大大简化了日常蓝牙设备的使用,不过正是由于免除了配对验证的过程,有可能带来蓝牙沟通的安全隐患,所以蓝牙2.1标准中也针对安全进行了很大的改善,使我们在无人操作自动配对的情况下依然可以安全访问资源,不会造成隐私信息的随意泄露。

 另外蓝牙2.1将支持Sniff Subrating功能,待机时间最高可提升5倍。新的省电功能尤其对于蓝牙键盘和鼠标有效。蓝牙2.1还将拥有更好的安全性,并且与蓝牙2.0的设备兼容。根据官方报道采用蓝牙2.1的设备预计会在今年上市。归根到底蓝牙2.1的最大特点就是更易配对、更节能、更安全,笔者相信该新标准一定可以得到众多厂商,用户和服务提供商的青睐。



5、3.0版本(3.0+HS)

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版高速),

蓝牙3.0的核心是AMP("GenericAlternateMAC/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。

最初被期望用于新规范的技术包括802.11以及UMB,但是新规范中取消了UMB的应用。

作为新版规范,蓝牙3.0的传输速度自然会更高,而秘密就在802.11无线协议上。通过集成"802.11PAL"(协议适应层),

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)。,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。

功耗方面,通过蓝牙3.0高速传送大量数据自然会消耗更多能量,但由于引入了增强电源控制(EPC)机制,再辅以802.11,实际空闲功耗会明显降低,蓝牙设备的待机耗电问题有望得到初步解决。

此外,新的规范还具备通用测试方法(GTM)和单向广播无连接数据(UCD)两项技术,并且包括了一组HCI指令以获取密钥长度。

据称,配备了蓝牙2.1模块的PC理论上可以通过升级固件让蓝牙2.1设备也支持蓝牙3.0。联盟成员已经开始为设备制造商研发蓝牙3.0解决方案。

6、4.0版本

蓝牙4.0是2012年最新蓝牙版本,是3.0的升级版本;较3.0版本更省电、成本低、3毫秒低延迟、超长有效连接距离、AES-128加密等;

通常用在蓝牙耳机、蓝牙音箱等设备上。蓝牙4.0将三种规格集一体,包括传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术,与3.0版本相比最大的不同就是低功耗。

4.0版本的功耗较老版本降低了90%,更省电,4.0版本强化了蓝牙在数据传输上的低功耗性能。

 

 V1.1与1.2为最早期的版本,传输速率仅有748~810kb/s,由于是早期设计,通讯质量并不算好,还易受到同频率产品的干扰。
  直到蓝牙2.0+EDR标准的推出,蓝牙的实用性得到了大幅的提升,现在市场上能见到的产品也大多是2.0版本以后的,蓝牙2.0+EDR的传输速率达到了2.1Mbps,相对于1.2提升了三倍,虽然2.0+EDR的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。
  随后蓝牙2.1+EDR的推出增加了Sniff Subrating功能,透过设定在2个装置之间互相确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的。采用此技术后,让蓝牙2.1+EDR的待机时间可以延长5倍以上,具备了更加的省电效果。
  蓝牙3.0的推出,让数据传输速率再次提高到了大约24Mbps,同时还可以调用WiFi功能实现高速数据传输。紧接着蓝牙4.0的推出实现了最远100米的传输距离,同时拥有更低的功耗和3毫秒低延迟,目前最新款的产品如iPhone5、New iPad、Macbook Pro、HTC One X等都已应用了蓝牙4.0技术。

  • 蓝牙4.0是Bluetooth SIG于2010年7月7日推出的新的规范。其最重要的特性是支持省电;
  • Bluetooth 4.0,协议组成和当前主流的Bluetooth h2.x+EDR、还未普及的Bluetooth h3.0+HS不同,Bluetooth 4.0是Bluetooth从诞生至今唯一的一个综合协议规范,
  • 还提出了“低功耗蓝牙”、“经典蓝牙”和“高速蓝牙”三种模式。
  • 其中:高速蓝牙主攻数据交换与传输;经典蓝牙则以信息沟通、设备连接为重点;蓝牙低功耗顾名思义,以不需占用太多带宽的设备连接为主。前身其实是NOKIA开发的Wibree技术,本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无线通信技术,在被SIG接纳并规范化之后重命名为Bluetooth Low Energy(后简称低功耗蓝牙)。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从而实现更广泛的应用模式,此外,Bluetooth 4.0还把蓝牙的传输距离提升到100米以上(低功耗模式条件下)。
  • 分Single mode与Dual mode。
  • Single mode只能与BT4.0互相传输无法向下兼容(与3.0/2.1/2.0无法相通);Dual mode可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输
  • 超低的峰值、平均和待机模式功耗,覆盖范围增强,最大范围可超过100米。
  • 速度:支持1Mbps数据传输率下的超短数据包,最少8个八组位,最多27个。所有连接都使用蓝牙2.1加入的减速呼吸模式(sniff subrating)来达到超低工作循环。
  • 跳频:使用所有蓝牙规范版本通用的自适应跳频,最大程度地减少和其他2.4 GHz ISM频段无线技术的串扰。
  • 主控制:可以休眠更长时间,只在需要执行动作的时候才唤醒。
  • 延迟:最短可在3毫秒内完成连接设置并开始传输数据。
  • 健壮性:所有数据包都使用24-bit CRC校验,确保最大程度抵御干扰。
  • 安全:使用AES-128 CCM加密算法进行数据包加密和认证。
  • 拓扑:每个数据包的每次接收都使用32位寻址,理论上可连接数十亿设备;针对一对一连接优化,并支持星形拓扑的一对多连接;使用快速连接和断开,数据可以在网状拓扑内转移而无需维持复杂的网状网络。

 

posted @ 2014-05-15 20:25  LubinLew  阅读(3744)  评论(0编辑  收藏  举报