藍(lán)牙1.0-5.0不同版本的特性

　　藍(lán)牙從出現(xiàn)開始，經(jīng)歷了1.0-5.0五個(gè)版本，每個(gè)版本都有不同的特性。隨著版本編號(hào)的增加，藍(lán)牙的功能也在不斷改進(jìn)。本文介紹了藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)從1.0-5.0，傳輸速率的改變，有效傳輸距離的增加，通信模式的變化，功能的改進(jìn)。

　　1.0版本

　　傳輸率約在748~810kb/s，因是早期設(shè)計(jì)，容易受到同頻率之間的類似通信產(chǎn)品干擾，影響通訊質(zhì)量。這個(gè)初始版本支持Stereo音效的傳輸要求，但只能夠以(單工)方式工作，加上帶寬頻率響應(yīng)等指標(biāo)不理想，并未算是最好的Stereo傳輸工具。

　　1.2版本

　　同樣是只有748~810kb/s的傳輸率，但增加了抗干擾跳頻功能，此處不對(duì)技術(shù)理論做深入詳述。支持立體音音效的傳輸要求，但只能夠以單工方式工作，加上帶寬頻率響應(yīng)還是不理想，也不能作為立體聲傳輸工具。

　　2.0版本

　　2.0是1.2的改良提升版，傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s，可以雙工工作。即一邊作語(yǔ)音通訊，一邊可以傳輸檔案/高質(zhì)素圖片。2.0版本當(dāng)然也支持Stereo運(yùn)作。隨后藍(lán)牙2.0版本的芯片，增加了Stereo譯碼芯片，則連A2DP(Advanced Audio Distribution Profile)也可以不需要了。

　　2.1版本

　　為了改善藍(lán)牙技術(shù)存在的問題，藍(lán)牙SIG組織(Special Interest Group)推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的藍(lán)牙技術(shù)。

　　改善裝置配對(duì)流程：以往在連接過(guò)程中，需要利用個(gè)人識(shí)別碼來(lái)確保連接的安全性，而改進(jìn)過(guò)后的連接方式則是會(huì)自動(dòng)使用數(shù)字密碼來(lái)進(jìn)行配對(duì)與連接。舉例來(lái)說(shuō)，只要在手機(jī)選項(xiàng)中選擇連接特定裝置，然后，手機(jī)會(huì)自動(dòng)列出當(dāng)前環(huán)境中可使用的設(shè)備，并且自動(dòng)進(jìn)行連結(jié);而短距離的配對(duì)方面也具備了在兩個(gè)支持藍(lán)牙的手機(jī)之間互相進(jìn)行配對(duì)與通訊傳輸?shù)腘FC機(jī)制;更佳的省電效果：藍(lán)牙2.1版加入了Sniff Subtracting的功能，透過(guò)設(shè)定在2個(gè)裝置之間互相確認(rèn)訊號(hào)的發(fā)送間隔來(lái)達(dá)到節(jié)省功耗的目的。

　　藍(lán)牙2.1將裝置之間相互確認(rèn)的訊號(hào)發(fā)送時(shí)間間隔從舊版的0.1秒延長(zhǎng)到0.5秒左右，如此可以讓藍(lán)牙芯片的工作負(fù)載大幅降低，也可讓藍(lán)牙可以有更多的時(shí)間可以徹底休眠。根據(jù)官方的報(bào)告，采用此技術(shù)之后，在開啟藍(lán)牙聯(lián)機(jī)之后，藍(lán)牙裝置的待機(jī)時(shí)間可以有效延長(zhǎng)5倍以上，支持全雙工通信模式。

　　3.0+HS版本

　　2009年4月21日，藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟(Bluetooth SIG)正式頒布了新一代標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(藍(lán)牙核心規(guī)范3.0版高速)。

　　藍(lán)牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP)，這是一種全新的交替射頻技術(shù)，允許藍(lán)牙協(xié)議棧針對(duì)上一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。最初被期望用于新規(guī)范的技術(shù)包括802.11以及UMB，但是新規(guī)范中取消了UMB的應(yīng)用。作為新版規(guī)范，藍(lán)牙3.0的傳輸速度自然會(huì)更高，其秘密就在802.11無(wú)線協(xié)議上。通過(guò)集成"802.11PAL"(協(xié)議適應(yīng)層)，藍(lán)牙3.0的數(shù)據(jù)傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在需要的時(shí)候調(diào)用802.11WI-FI用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸)，是藍(lán)牙2.0的八倍，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。

　　功耗方面，通過(guò)藍(lán)牙3.0高速傳送大量數(shù)據(jù)自然會(huì)消耗更多能量，但由于引入了增強(qiáng)電源控制(EPC)機(jī)制，再輔以802.11，實(shí)際空閑功耗會(huì)明顯降低，藍(lán)牙設(shè)備的待機(jī)耗電問題有望得到初步解決。

　　此外，新的規(guī)范還具備通用測(cè)試方法(GTM)和單向廣播無(wú)連接數(shù)據(jù)(UCD)兩項(xiàng)技術(shù)，并且包括了一組HCI指令以獲取密鑰長(zhǎng)度。據(jù)稱，配備了藍(lán)牙2.1模塊的PC理論上可以通過(guò)升級(jí)固件讓藍(lán)牙2.1設(shè)備也支持藍(lán)牙3.0。聯(lián)盟成員已經(jīng)開始為設(shè)備制造商研發(fā)藍(lán)牙3.0解決方案。

　　4.0版本

　　藍(lán)牙4.0為藍(lán)牙3.0的升級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。藍(lán)牙4.0最重要的特性是省電，極低的運(yùn)行和待機(jī)功耗可以使一粒紐扣電池連續(xù)工作數(shù)年之久。此外，低成本和跨廠商互操作性，3毫秒低延遲、AES-128加密等諸多特色，可以用于計(jì)步器、心律監(jiān)視器、智能儀表、傳感器物聯(lián)網(wǎng)等眾多領(lǐng)域，大大擴(kuò)展藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用范圍。

　　藍(lán)牙4.0是藍(lán)牙3.0+HS規(guī)范的補(bǔ)充，專門面向?qū)Τ杀竞凸亩加休^高要求的無(wú)線方案，可廣泛用于衛(wèi)生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領(lǐng)域。它支持兩種部署方式：雙模式和單模式。

　　雙模式中，低功耗藍(lán)牙功能集成在現(xiàn)有的經(jīng)典藍(lán)牙控制器中，或在現(xiàn)有經(jīng)典藍(lán)牙技術(shù)(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆棧，整體架構(gòu)基本不變，因此成本增加有限。Single mode只能與BT4.0互相傳輸無(wú)法向下兼容(與3.0/2.1/2.0無(wú)法相通);Dual mode可以向下兼容，可與BT4.0傳輸，也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸。

　　單模式面向高度集成、緊湊的設(shè)備，使用一個(gè)輕量級(jí)連接層(Link Layer)提供超低功耗的待機(jī)模式操作、簡(jiǎn)單設(shè)備恢復(fù)和可靠的點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸，還能讓聯(lián)網(wǎng)傳感器在藍(lán)牙傳輸中安排好低功耗藍(lán)牙流量的次序，同時(shí)還有高級(jí)節(jié)能和安全加密連接。

　　藍(lán)牙4.0將三種規(guī)格集一體，包括傳統(tǒng)藍(lán)牙技術(shù)、高速技術(shù)和低耗能技術(shù)，與3.0版本相比最大的不同就是低功耗。4.0版本的功耗較老版本降低了90%，更省電。隨著藍(lán)牙技術(shù)由手機(jī)、游戲、耳機(jī)、便攜電腦和汽車等傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域向物聯(lián)網(wǎng)、醫(yī)療等新領(lǐng)域擴(kuò)展，對(duì)低功耗的要求會(huì)越來(lái)越高。4.0版本強(qiáng)化了藍(lán)牙在數(shù)據(jù)傳輸上的低功耗性能。

　　4.1版本

　　如果說(shuō)藍(lán)牙 4.0主打的是省電特性的話，那么此次升級(jí)藍(lán)牙4.1的關(guān)鍵詞應(yīng)當(dāng)是IOT(全聯(lián)網(wǎng))，也就是把所有設(shè)備都聯(lián)網(wǎng)的意思。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，對(duì)通訊功能的改進(jìn)是藍(lán)牙 4.1最為重要的改進(jìn)之一。

　　(1)批量數(shù)據(jù)的傳輸速度

　　首當(dāng)其沖的就是批量數(shù)據(jù)的傳輸速度。大家知道藍(lán)牙的傳輸速率一直非常渣，與已經(jīng)跨入千兆的WiFi相比毫無(wú)可比性。所以藍(lán)牙4.1在已經(jīng)被廣泛使用的藍(lán)牙4.0 LE基礎(chǔ)上進(jìn)行了升級(jí)，使得批量數(shù)據(jù)可以以更高的速率傳輸。

　　當(dāng)然這并不意味著可以用藍(lán)牙高速傳輸流媒體視頻，這一改進(jìn)的主要針對(duì)的還是剛剛興起的可穿戴設(shè)備。例如已經(jīng)比較常見的健康手環(huán)，其發(fā)送出的數(shù)據(jù)流并不大，通過(guò)藍(lán)牙4.1能夠更快速地將跑步、游泳、騎車過(guò)程中收集到的信息傳輸?shù)绞謾C(jī)等設(shè)備上，用戶就能更好地實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)動(dòng)的狀況，這是很有用處的。

　　在藍(lán)牙4.0時(shí)代，所有采用了藍(lán)牙4.0LE的設(shè)備都被貼上了“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”的標(biāo)志。其中Bluetooth Smart Ready設(shè)備指的是PC、平板、手機(jī)這樣的連接中心設(shè)備，而Bluetooth Smart設(shè)備指的是藍(lán)牙耳機(jī)、鍵鼠等擴(kuò)展設(shè)備。之前這些設(shè)備之間的角色是早就安排好了的，并不能進(jìn)行角色互換，只能進(jìn)行1對(duì)1連接。而在藍(lán)牙4.1技術(shù)中，就允許設(shè)備同時(shí)充當(dāng)“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”兩個(gè)角色的功能，這就意味著能夠讓多款設(shè)備連接到一個(gè)藍(lán)牙設(shè)備上。舉個(gè)例子，一個(gè)智能手表可以在作為中心樞紐，接收從健康手環(huán)上收集的運(yùn)動(dòng)信息的同時(shí)，又能作為一個(gè)顯示設(shè)備，顯示來(lái)自智能手機(jī)上的郵件、短信。借助藍(lán)牙4.1技術(shù)智能手表、智能眼鏡等設(shè)備就能成為真正的中心樞紐。

　　(2)通過(guò)IPV6連接到網(wǎng)絡(luò)

　　除此之外，可穿戴設(shè)備上網(wǎng)不易的問題，也可以通過(guò)藍(lán)牙4.1進(jìn)行解決。新標(biāo)準(zhǔn)加入了專用通道允許設(shè)備通過(guò) IPv6 聯(lián)機(jī)使用。舉例來(lái)說(shuō)，如果有的藍(lán)牙設(shè)備無(wú)法上網(wǎng)，那么通過(guò)藍(lán)牙4.1連接到可以上網(wǎng)的設(shè)備之后，該設(shè)備就可以直接利用IPv6連接到網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)與WiFi相同的功能。盡管受傳輸速率的限制，該設(shè)備的上網(wǎng)應(yīng)用有限，但是同步資料、收發(fā)郵件之類的操作還是完全可以實(shí)現(xiàn)的。這個(gè)改進(jìn)的好處在于傳感器、嵌入式設(shè)備只需藍(lán)牙便可實(shí)現(xiàn)連接手機(jī)、連接互聯(lián)網(wǎng)，相對(duì)而言Wi-Fi多用于連接互聯(lián)網(wǎng)，在連接設(shè)備方面效果一般，無(wú)法做到藍(lán)牙的功能。未來(lái)隨著物聯(lián)網(wǎng)逐漸走進(jìn)我們的生活，無(wú)線傳輸在日常生活中的地位也會(huì)越來(lái)越高，藍(lán)牙作為普及最廣泛的傳輸方式，將在“物聯(lián)網(wǎng)”中起到不可忽視的作用。不過(guò)，藍(lán)牙完全適應(yīng)IPv6則需要更長(zhǎng)的時(shí)間，所以就要看芯片廠商如何幫助藍(lán)牙設(shè)備增加IPv6的兼容性了

　　(3)簡(jiǎn)化設(shè)備連接

　　在各大手機(jī)廠商以及PC廠商的推動(dòng)下，幾乎所有的移動(dòng)設(shè)備和筆記本電腦中都裝有藍(lán)牙的模塊，用戶對(duì)于藍(lán)牙的使用也比較多。不過(guò)仍有大量用戶覺得藍(lán)牙使用起來(lái)很麻煩，歸根結(jié)底還是藍(lán)牙設(shè)備較為復(fù)雜的配對(duì)、連接造成的。試想一下，如果與手機(jī)連接的智能手表，每次斷開連接后，都得在設(shè)置界面中手動(dòng)選擇一次才能重新連接，這就非常麻煩了。之前解決這一問題的方法是廠商在兩個(gè)藍(lán)牙設(shè)備中都加入NFC芯片，通過(guò)NFC近場(chǎng)通訊的方式來(lái)簡(jiǎn)化重新配對(duì)的步驟。這本是個(gè)不錯(cuò)的思路，只是搭載NFC芯片的產(chǎn)品不僅數(shù)量少，而且價(jià)格偏高，非常小眾。

　　藍(lán)牙4.1針對(duì)這點(diǎn)進(jìn)行了改進(jìn)，對(duì)于設(shè)備之間的連接和重新連接進(jìn)行了很大幅度的修改，可以為廠商在設(shè)計(jì)時(shí)提供更多的設(shè)計(jì)權(quán)限，包括設(shè)定頻段創(chuàng)建或保持藍(lán)牙連接，這以改變使得藍(lán)牙設(shè)備連接的靈活性有了非常明顯的提升。兩款帶有藍(lán)牙4.1的設(shè)備之前已經(jīng)成功配對(duì)，重新連接時(shí)只要將這兩款設(shè)備靠近，即可實(shí)現(xiàn)重新連接，完全不需要任何手動(dòng)操作。舉個(gè)例子，以后使用藍(lán)牙4.1的耳機(jī)時(shí)，只要打開電源開關(guān)就行了，不需要在手機(jī)上進(jìn)行操作，非常的簡(jiǎn)單。

　　在移動(dòng)通信領(lǐng)域，近期最火的話題莫過(guò)于4G了，已經(jīng)成為全球無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。而藍(lán)牙4.1也專門針對(duì)4G進(jìn)行了優(yōu)化，確?？梢耘c4G信號(hào)和平共處，這個(gè)改進(jìn)被藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟稱為“共存性”。可能大家會(huì)覺得疑惑，手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和藍(lán)牙不是早就共存了么，為什么藍(lán)牙4.1還要特別針對(duì)這點(diǎn)改進(jìn)呢?

　　這是因?yàn)樵趯?shí)際的應(yīng)用中，如果這兩者同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，那么藍(lán)牙通信就可能受到手機(jī)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的干擾，導(dǎo)致傳輸速率的下降。因此在全新的藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn)中，一旦遇到藍(lán)牙4.1和4G網(wǎng)絡(luò)同時(shí)在傳輸數(shù)據(jù)的情況，那么藍(lán)牙4.1就會(huì)自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息，從而減少其它信號(hào)對(duì)藍(lán)牙4.1的干擾，用戶也就不用擔(dān)心傳輸速率下降的問題了。

　　(4)藍(lán)牙4.1提供的增強(qiáng)功能

　　AES加密技術(shù)提供更安全的連接。該功能使無(wú)線耳機(jī)更加適用于政府、醫(yī)療及銀行等安全至上的應(yīng)用領(lǐng)域。可通過(guò)專屬Bluetooth Smart遠(yuǎn)程遙控器操控耳機(jī)、揚(yáng)聲器及條形音箱，并支持同步播放源于另一個(gè)完全不同設(shè)備的音頻流。

　　4.2版本

　　2014年12月4日，藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)頒布，改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度，可直接通過(guò)IPv6和6LoWPAN接入互聯(lián)網(wǎng)。在新的標(biāo)準(zhǔn)下藍(lán)牙信號(hào)想要連接或者追蹤用戶設(shè)備必須經(jīng)過(guò)用戶許可，否則藍(lán)牙信號(hào)將無(wú)法連接和追蹤用戶設(shè)備。

　　速度方面變得更加快速，兩部藍(lán)牙設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸速度提高了2.5倍，因?yàn)樗{(lán)牙智能(Bluetooth Smart)數(shù)據(jù)包的容量提高，其可容納的數(shù)據(jù)量相當(dāng)于此前的10倍左右。

　　5.0版本

　　(1)更快的傳輸速度

　　藍(lán)牙5.0的開發(fā)人員稱，新版本的藍(lán)牙傳輸速度上限為2Mbps，是之前4.2LE版本的兩倍。當(dāng)然，你在實(shí)際生活中是不太可能達(dá)到這個(gè)極限速度的，但是仍然可以體驗(yàn)到顯著的速度提升。

　　(2)更遠(yuǎn)的有效距離

　　藍(lán)牙5.0的另外一個(gè)重要改進(jìn)是，它的有效距離是上一版本的4倍。理論上，藍(lán)牙發(fā)射和接收設(shè)備之間的有效工作距離可達(dá)300米。

　　(3)導(dǎo)航功能

　　藍(lán)牙5.0將添加更多的導(dǎo)航功能，因此該技術(shù)可以作為室內(nèi)導(dǎo)航信標(biāo)或類似定位設(shè)備使用，結(jié)合wifi可以實(shí)現(xiàn)精度小于1米的室內(nèi)定位。

　　(4)物聯(lián)網(wǎng)功能

　　藍(lán)牙5.0針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行了很多底層優(yōu)化，力求以更低的功耗和更高的性能為智能家居服務(wù)。

　　(5)升級(jí)硬件

　　此前的一些藍(lán)牙版本更新只要求升級(jí)軟件，但藍(lán)牙5.0很可能要求升級(jí)到新的芯片。不過(guò)，舊的硬件仍可以兼容藍(lán)牙5.0，你就無(wú)法享用其新的性能了。

　　(6)更多的傳輸功能

　　全新的藍(lán)牙5.0能夠增加更多的數(shù)據(jù)傳輸功能，硬件廠商可以通過(guò)藍(lán)牙5.0創(chuàng)建更復(fù)雜的連接系統(tǒng)，比如Beacon或位置服務(wù)。因此通過(guò)藍(lán)牙設(shè)備發(fā)送的廣告數(shù)據(jù)可以發(fā)送少量信息到目標(biāo)設(shè)備中，甚至無(wú)需配對(duì)。

　　(7)更低的功耗

　　眾所周知，藍(lán)牙是智能手機(jī)的必備功能，隨著智能設(shè)備和移動(dòng)支付等越來(lái)越多需要打開藍(lán)牙，才能享受便利功能逐漸融入人們的生活之中，藍(lán)牙的功耗成為了智能手機(jī)待機(jī)時(shí)間的一大殺手。為此藍(lán)牙5.0將大大降低了藍(lán)牙的功耗，使人們?cè)谑褂盟{(lán)牙的過(guò)程中再也不必?fù)?dān)心待機(jī)時(shí)間短的問題。

　　(8)真正支持無(wú)損傳輸

　　支持24bit/192KHz的無(wú)損音源傳輸，對(duì)現(xiàn)有的WIFI高保真無(wú)損音頻傳輸形成有效威脅。

　　以上就是藍(lán)牙不同版本的特性介紹。未來(lái)藍(lán)牙技術(shù)和其他無(wú)線連接技術(shù)銜接得更好，應(yīng)用范圍也更廣。