谁能想到,一位公元十世纪的丹麦国王,依然通过其名字影响着二十一世纪的科技产业,它就是如今主流无线信息交互技术———蓝牙(Bluetooth),蓝牙技术准确的说是一种无线技术标准,可帮助用户实现短距离内多个设备间数据的交换,如蓝牙耳机、蓝牙鼠标、蓝牙遥控器皆采用这一技术不用代技术标准,在我们的生活中为我们提供更为便利的操控体验。
众所周知,蓝牙技术是爱立信于1994年研发的,主要目的是想淘汰掉传统的串口数据线(RS-232接口)为旗下产品提供更好的信息传输方式而设立的,但颇具喜感的是,直到1997年,这个源自斯堪的纳维亚语的蓝牙一词才被英特尔的一名工程师提出并最终命名为如今我们熟知的Bluetooth。
从1994年至今的二十余年中,蓝牙技术不仅几经沉浮遭受到各种类型其它技术标准的冲击,甚至一度销声匿迹,但在这二十余年中蓝牙技术在不断的进行自我升级,最终经历了五代技术更新,多个技术版本后,依然在二十余年后的今天依然是无线通信技术领域中最为重要的技术标准之一。
有不少人认为,蓝牙技术是从1.1版本开始引用到产品上的,其实这并不准确,早在2001年索尼爱立信T39mc成为了第一款内置蓝牙的手机产品,将曾统治手机无线信息交互的“红外传输”技术拉下神坛。而在2002年,蓝牙1.1版才正式推出。
蓝牙1.0到蓝牙1.1版的升级并非在计划中,而是因为蓝牙1.0版众多BUG被发现后被迫升级的,经过优化后最终定型为蓝牙1.2版,蓝牙1.2版加上了抗干扰跳频功能,从而让蓝牙技术信息传递更为稳定。
虽然蓝牙1.2版已初步满足用户日常使用,但蓝牙1.2版的传输速率仍为748~810kpbs,从而增加了用户等待的时间。蓝牙2.0版新增了 EDR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最高可达3Mbps。
传输速度的提升让蓝牙2.0版本迅速被众多系统厂商看重,2012年苹果的MacOSX v10.2产品开始采用蓝牙技术,微软的Windows XP Service Pack 2/3版本对Bluetooth 1.1、2.0和2.0+EDR提供了原生支持,Linux与此同时也提供了两个常用的蓝牙堆栈。
相比蓝牙2.0版,蓝牙3.0版使用了新的协议,最高传输速度达到了24Mbps,这一传输速度已可以满足视频传输的需求,在2009年那个数字化信息井喷的年代,蓝牙3.0技术走上了高速发展的道路。
自蓝牙3.0版发布后,支持蓝牙传输控制的产品呈现爆发式增长,蓝牙耳机逐渐成为了主流,蓝牙音箱、蓝牙打印等产品逐渐显露,甚至一度有媒体宣称这个世界是“蓝色”的。但随着应用产品的增多,蓝牙3.0版功耗过高的问题逐渐显露,用户和合作厂商发现,在使用蓝牙功能传输数据时,移动设备的电池续航时间明显缩短。
在认识到蓝牙3.0版高速高功耗的优缺点后,2012年蓝牙技术标准联盟SIG发布了蓝牙4.0版,最主要的改进就是将蓝牙功能使用功耗大幅度降低,从而保证用户使用的时长。
但在不为人知的另一面,蓝牙4.0版不仅增强了抗干扰性,更将蓝牙连接的速度和距离提升至一个新的高度。蓝牙4.0版可为用户提供更快的配对体验,数据传输最远距离更达到了100m。而后续更新的蓝牙4.1版、蓝牙4.2版则是在降低功耗的情况下增强了传输时的安全性,目前苹果的6S使用的就是蓝牙4.2版技术。
是的,你没看错,蓝牙技术联盟在2016年推出的蓝牙5.0版可以为用户提供更为精准的定位服务,定位精度在1米以内,如果你的蓝牙耳机丢了就可以使用该技术找到。
除了更为精准的室内定位外,蓝牙5.0的传输速度比之前的蓝牙4.2版更快,在传输距离上蓝牙5.0版可为用户提供300米的有效工作距离,目前苹果8以上的手机使用的就是该技术标准。
在2010年以前,当我们谈论蓝牙的时候,就是在说经典蓝牙,因为那个时候还没有低功耗蓝牙。经典蓝牙由SIG提出并维护,每次SIG发布一版新的蓝牙规格时,都会指明规格的版本号,比如说蓝牙规格1.0/2.0等,其中蓝牙1.0大概在1999年左右发布的,蓝牙2.0在2004年发布,蓝牙2.1在2007年发布,蓝牙3.0在2009年发布,他们都是在2010年之前发布的,蓝牙1.0/2.0/2.1/3.0都是讲经典蓝牙的,里面没有任何关于低功耗蓝牙的描述。如果你打开蓝牙3.0规格书,你会发现经典蓝牙包括BR,EDR和HS(AMP)三种模式。
蓝牙技术最早的规模应用主要是在音频传输上,如蓝牙音箱和蓝牙耳机。但是随着可穿戴设备的兴起,数据传输变成了一种主要的应用。但是原有的经典蓝牙由于功耗较高,并不适合这种应用场景。
2010年,SIG联盟合并了Wibree联盟(注:Wibree联盟由Nokia和Nordic等创立,旨在为手机周边设备寻找一种更低功耗的无线通信技术),并把Wibree联盟提出的低功耗无线技术重新命名为低功耗蓝牙技术(BLE),从此BLE也成了一种蓝牙技术。在合并Wibree之后,2010年发布的蓝牙4.0规格就同时包含经典蓝牙和低功耗蓝牙,也就是说,从蓝牙4.0之后,蓝牙才分经典蓝牙和低功耗蓝牙。
其实,“经典蓝牙”这个称谓不是非常专业,它是人民群众为了口头上的方便而创造出来的。在蓝牙4.0规格中,SIG定义了四种蓝牙controller技术:BR,EDR,AMP和LE,也就是说,蓝牙只有一种蓝牙,那就是SIG的蓝牙,而蓝牙技术本身包含四种类型:BR,EDR,AMP和LE,由于LE是2010年才提出的,比较新,因此为了说起来方便,人们把之前的BR/EDR/AMP技术称为经典蓝牙技术。大家千万不要以为蓝牙4.0之后,蓝牙只有LE一种模式!
另外,在有的地方,根据传输速率的不同,经典蓝牙又被分为传统蓝牙和高速蓝牙。传统蓝牙就是速率比较低蓝牙,一般是指蓝牙3.0以下的蓝牙版本,而高速蓝牙则是蓝牙3.0及以上的版本。当然这些叫法都并非官方称谓。
关于低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy)的名字,SIG一开始取名为Bluetooth Smart,而“Bluetooth”专门用来指代经典蓝牙,Bluetooth Smart Ready则用来表示双模蓝牙(即同时支持经典蓝牙和低功耗蓝牙),所以蓝牙4.0刚发布的时候市面上有很多关于Bluetooth Smart,Bluetooth,Bluetooth Smart Ready的宣传材料。这些宣传材料不仅没有起到传播Bluetooth品牌的作用,还让众多消费者和开发者感到混淆,为此SIG启用了Bluetooth Low Energy的名字,以跟自己发布的蓝牙4.0规格中的名字一致,对外也不再宣传低功耗蓝牙和经典蓝牙的不同,并将两者统一到“Bluetooth”这个大品牌下面一起宣传。
再强调一下,蓝牙技术联盟(SIG)后续发布的蓝牙4.1/4.2/5.0,都是同时包含低功耗蓝牙和经典蓝牙的。也就是说蓝牙4.0之后的版本,既包含所谓的经典蓝牙,也包含低功耗蓝牙;而并不是像很多人说的,蓝牙4.0之前的就是经典蓝牙,蓝牙4.0及之后的就是低功耗蓝牙。
低功耗蓝牙和经典蓝牙,最大的区别是应用场景。一般而言,经典蓝牙主要应用在蓝牙电话接听,蓝牙耳机,蓝牙音箱等场合,低功耗蓝牙应用在可穿戴设备,IoT智能设备,健身设备,蓝牙鼠标键盘等电池供电场合。当然,经典蓝牙也可以用电池供电,但LE对电池的要求更低,甚至可以用纽扣电池供电,而续航时间却很长,有的LE设备可以达到几年。
由于经典蓝牙和低功耗蓝牙两者物理层调制解调方式是不一样的,所以低功耗蓝牙设备和经典蓝牙设备两者之间是不能相互通信的。如果主设备是低功耗蓝牙设备,从设备也必须是低功耗蓝牙设备;同样,经典蓝牙的从设备也只能和经典蓝牙的主设备进行通信。
不过市场上还有一种双模蓝牙设备,即同时支持低功耗蓝牙和经典蓝牙,比如我们天天用到的手机(目前市面上绝大多数的手机、电脑和平板,配备的都是双模蓝牙),手机可以和经典蓝牙设备通信,也可以和低功耗蓝牙设备通信。
但是,这不代表低功耗蓝牙设备可以和经典蓝牙设备通信。其实手机使用了分时机制来达到同时和低功耗蓝牙设备以及经典蓝牙设备通信的目的,即手机让双模蓝牙芯片不断地在低功耗蓝牙模式和经典蓝牙模式之间进行切换,以同时支持低功耗蓝牙设备和经典蓝牙设备。
蓝牙技术发展历史:https://www.sohu.com/a/237664832_100151848
蓝牙官方协议(5.2版本):https://3pl46c46ctx02p7rzdsvsg21-wpengine.netdna-ssl.com/wp-content/uploads/2020/01/Bluetooth_5.2_Feature_Overview.pdf