藍芽1.1~5.0不同版本特性簡介(技術掃盲貼)

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下面對現階段主要版本藍芽技術的特性做一個詳細的介紹:

1、版本1.1:
傳輸率約在748~810kb/s,因是早期設計,容易受到同頻率之間的類似通訊產品干擾,影響通
訊質量。這個初始版本支援Stereo音效的傳輸要求,但只能夠以(單工)方式工作,加上頻寬頻
率響應等指標不理想,並未算是最好的Stereo傳輸工具。

2、版本1.2:
同樣是只有748~810kb/s的傳輸率,但增加了(改善Software)抗干擾跳頻功能。(
太深入的技術理論不再詳述!)。支援Stereo音效的傳輸要求,但只能夠作(單工)
方式工作,加上頻寬頻率響應還是不理想,也不能作為立體聲(Stereo)傳輸工具。

3、版本2.0:
2.0是1.2的改良提升版,傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s,可以有(雙工)的工作方式
。即一邊作語音通訊,同時亦可以傳輸檔案/高質素圖片,2.0版本當然也支援Stereo運作。
隨後藍芽2.0版本的晶片,增加了Stereo譯碼晶片,則連A2DP(AdvancedAudioDistributionProfile)也可
以不需要了。

4、版本2.1:
為了改善藍芽技術存在的問題,藍芽SIG組織(Special InterestGroup)推出了
Bluetooth 2.1 EDR版本的藍芽技術。改善裝置配對流程:以往在連線過程中,需
要利用個人識別碼來確保連線的安全性,而改進過後的連線方式則是會自動使用數
字密碼來進行配對與連線,舉例來說,只要在手機選項中選擇連線特定裝置,在確
定之後,手機會自動列出當前環境中可使用的裝置,並且自動進行連結;而短距離
的配對方面:也具備了在兩個支援藍芽的手機之間互相進行配對與通訊傳輸的NFC
(Near Field CoMMunication)機制;更佳的省電效果:藍芽2.1版加入了Sniff 
Subrating的功能,透過設定在2個裝置之間互相確認訊號的傳送間隔來達到節省功
耗的目的。藍芽2.1將裝置之間相互確認的訊號傳送時間間隔從舊版的0.1秒延長到
0.5秒左右,如此可以讓藍芽晶片的工作負載大幅降低,也可讓藍芽可以有更多的
時間可以徹底休眠。根據官方的報告,採用此技術之後,藍芽裝置在開啟藍芽聯機
之後的待機時間可以有效延長5倍以上,開始支援全雙工通訊模式。

5、版本3.0 HS:
2009年4月21日,藍芽技術聯盟(BluetoothSIG)正式頒佈了新一代標準規
範”BluetoothCoreSpecificationVersion3.0HighSpeed”(藍芽核心規範3.0版高速)
,藍芽3.0的核心是”GenericAlternateMAC/PHY”(AMP),這是一種全新的交替射頻
技術,允許藍芽協議棧針對任一任務動態地選擇正確射頻。最初被期望用於新規範
的技術包括802.11以及UMB,但是新規範中取消了UMB的應用。作為新版規範,藍芽
3.0的傳輸速度自然會更高,而祕密就在802.11無線協議上。通過集
成”802.11PAL”(協議適應層),藍芽3.0的資料傳輸率提高到了大約24Mbps(即可在
需要的時候呼叫802.11WI-FI用於實現高速資料傳輸)。,是藍芽2.0的八倍,可以
輕鬆用於錄影機至高清電視、PC至PMP、UMPC至印表機之間的資料傳輸。功耗方面
,通過藍芽3.0高速傳送大量資料自然會消耗更多能量,但由於引入了增強電源控
制(EPC)機制,再輔以802.11,實際空閒功耗會明顯降低,藍芽裝置的待機耗電問
題有望得到初步解決。此外,新的規範還具備通用測試方法(GTM)和單向廣播無連
接資料(UCD)兩項技術,並且包括了一組HCI指令以獲取金鑰長度。據稱,配備了藍
牙2.1模組的PC理論上可以通過升級韌體讓藍芽2.1裝置也支援藍芽3.0。聯盟成員
已經開始為裝置製造商研發藍芽3.0解決方案。

6. 藍芽4.0
6.1 簡介:
藍芽4.0為藍芽3.0的升級標準
藍芽4.0最重要的特性是省電,極低的執行和待機功耗可以使一粒鈕釦電池連續工
作數年之久。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,可以用於計步器、心律監視器、智慧儀表、感測器物聯網等眾多領域,大大
擴充套件藍芽技術的應用範圍。
6.2 主要特點:
藍芽4.0是藍芽3.0 HS規範的補充,專門面向對成本和功耗都有較高要求的無線方
案,可廣泛用於衛生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領域。
它支援兩種部署方式:雙模式和單模式。雙模式中,低功耗藍芽功能整合在現有的
經典藍芽控制器中,或再在現有經典藍芽技術(2.1 EDR/3.0 HS)晶片上增加低功耗
堆疊,整體架構基本不變,因此成本增加有限。
Single mode只能與BT4.0互相傳輸無法向下相容(與3.0/2.1/2.0無法相通);Dual 
mode可以向下相容可與BT4.0傳輸也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸。
單模式面向高度整合、緊湊的裝置,使用一個輕量級連線層(Link Layer)提供超低
功耗的待機模式操作、簡單裝置恢復和可靠的點對多點資料傳輸,還能讓聯網感測
器在藍芽傳輸中安排好低功耗藍芽流量的次序,同時還有高階節能和安全加密連線

6.3 優點
藍芽4.0將三種規格集一體,包括傳統藍芽技術、高速技術和低耗能技術,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, 
“隨著藍芽技術由手機、遊戲、耳機、便攜電腦和汽車等傳統應用領域向物聯網、
醫療等新領域的擴充套件,對低功耗的要求會越來越高。4.0版本強化了藍芽在資料傳
輸上的低功耗效能。”

7.藍芽4.1
7.1 簡介
如果說藍芽 4.0主打的是省電特性的話,那麼此次升級藍芽4.1的關鍵詞應當是IOT
(全聯網),也就是把所有裝置都聯網的意思。為了實現這一點,對通訊功能的改
進是藍芽 4.1最為重要的改進之一。
7.2 主要特點
1)批量資料的傳輸速度
首當其衝的就是批量資料的傳輸速度,大家知道藍芽的傳輸速率一直非常渣,與已
經跨入千兆的WiFi相比毫無可比性。所以藍芽4.1在已經被廣泛使用的藍芽4.0 LE
基礎上進行了升級,使得批量資料可以以更高的速率傳輸。當然這並不意味著可以
用藍芽高速傳輸流媒體視訊,這一改進的主要針對的還是剛剛興起的可穿戴裝置。
例如已經比較常見的健康手環,其傳送出的資料流並不大,通過藍芽4.1能夠更快
速地將跑步、游泳、騎車過程中收集到的資訊傳輸到手機等裝置上,使用者就能更好
地實時監控運動的狀況,這是很有用處的。
在藍芽4.0時代,所有采用了藍芽4.0 LE的裝置都被貼上了“BluetoothSmart” 和
“Bluetooth SmartReady”的標誌。其中Bluetooth Smart Ready裝置指的是PC、
平板、手機這樣的連線中心裝置,而Bluetooth Smart裝置指的是藍芽耳機、鍵鼠
等擴充套件裝置。之前這些裝置之間的角色是早就安排好了的,並不能進行角色互換,
只能進行1對1連線。而在藍芽4.1技術中,就允許裝置同時充當“Bluetooth Smart
” 和“Bluetooth Smart Ready”兩個角色的功能,這就意味著能夠讓多款裝置連
接到一個藍芽裝置上。舉個例子,一個智慧手錶既可以作為中心樞紐,接收從健康
手環上收集的運動資訊的同時,又能作為一個顯示裝置,顯示來自智慧手機上的郵
件、簡訊。藉助藍芽4.1技術智慧手錶、智慧眼鏡等裝置就能成為真正的中心樞紐

2)通過IPV6連線到網路
除此之外,可穿戴裝置上網不易的問題,也可以通過藍芽4.1進行解決。新標準加
入了專用通道允許裝置通過 IPv6 聯機使用。舉例來說,如果有藍芽裝置無法上網
,那麼通過藍芽4.1連線到可以上網的裝置之後,該裝置就可以直接利用IPv6連線
到網路,實現與WiFi相同的功能。儘管受傳輸速率的限制,該裝置的上網應用有限
,不過同步資料、收發郵件之類的操作還是完全可以實現的。這個改進的好處在於
感測器、嵌入式裝置只需藍芽便可實現連線手機、連線網際網路,相對而言WiFi多用
於連線網際網路,在連線裝置方面效果一般,無法做到藍芽的功能。未來隨著物聯網
逐漸走進我們的生活,無線傳輸在日常生活中的地位也會越來越高,藍芽作為普及
最廣泛的傳輸方式,將在“物聯網”中起到不可忽視的作用。不過,藍芽完全適應
IPv6則需要更長的時間,所以就要看晶片廠商如何幫助藍芽裝置增加IPv6的相容性

3)簡化裝置連線
  在各大手機廠商以及PC廠商的推動下,幾乎所有的移動裝置和膝上型電腦中都
裝有藍芽的模組,使用者對於藍芽的使用也比較多。不過仍有大量使用者覺得藍芽使用
起來很麻煩,歸根結底還是藍芽裝置較為複雜的配對、連線造成的。試想一下,如
果與手機連線的智慧手錶,每次斷開連線後,都得在設定介面中手動選擇一次才能
重新連線,這就非常麻煩了。之前解決這一問題的方法是廠商在兩個藍芽裝置中都
加入NFC晶片,通過NFC近場通訊的方式來簡化重新配對的步驟,這本是個不錯的思
路。只是搭載NFC晶片的產品不僅數量少,而且價格偏高,非常小眾。

藍芽4.1針對這點進行了改進,對於裝置之間的連線和重新連線進行了很大幅度的
修改,可以為廠商在設計時提供更多的設計許可權,包括設定頻段建立或保持藍芽連
接,這以改變使得藍芽裝置連線的靈活性有了非常明顯的提升。兩款帶有藍芽4.1
的裝置之前已經成功配對,重新連線時只要將這兩款裝置靠近,即可實現重新連線
,完全不需要任何手動操作。舉個例子,以後使用藍芽4.1的耳機時,只要開啟電
源開關就行了,不需要在手機上進行操作,非常的簡單。

4)與4G和平共處
在行動通訊領域,近期最火的話題莫過於4G了,已經成為全球無線通訊網路一個不
可逆轉的發展趨勢。而藍芽4.1也專門針對4G進行了優化,確保可以與4G訊號和平
共處,這個改進被藍芽技術聯盟稱為“共存性”。可能大家會覺得疑惑,手機網路
訊號和藍芽不是早就共存了麼,為什麼藍芽4.1還要特別針對這點改進呢?這是因
為在實際的應用中,如果這兩者同時傳輸資料,那麼藍芽通訊就可能受到手機網路
訊號的干擾,導致傳輸速率的下降。因此在全新的藍芽4.1標準中,一旦遇到藍芽
4.1和4G網路同時在傳輸資料的情況,那麼藍芽4.1就會自動協調兩者的傳輸資訊,
從而減少其它訊號對藍芽4.1的干擾,使用者也就不用擔心傳輸速率下降的問題了。

5)藍芽4.1提供的增強功能包括:   
AES加密技術提供更安全的連線。該功能使無線耳機更加適用於政府、醫療及銀行
等安全至上的應用領域。
可通過專屬Bluetooth Smart遠端遙控器操控耳機、揚聲器及條形音箱,並支援同
步播放源於另一個完全不同裝置的音訊流。

藍芽4.2標準
  2014年12月4日,藍芽4.2標準頒佈,改善了資料傳輸速度和隱私保護程度,可直接通過IPv6和6LoWPAN接入網際網路。在新的標準下藍芽訊號想要連線或者追蹤使用者裝置必須經過使用者許可,否則藍芽訊號將無法連線和追蹤使用者裝置。
  速度方面變得更加快速,兩部藍芽裝置之間的資料傳輸速度提高了2.5倍,因為藍芽智慧(Bluetooth Smart)資料包的容量提高,其可容納的資料量相當於此前的10倍左右。

藍芽5.0協議
於美國時間2016年6月16日在倫敦正式釋出,為現階段最高階的藍芽協議標準。

1、更快的傳輸速度
藍芽5.0的開發人員稱,新版本的藍芽傳輸速度上限為2Mbps,是之前4.2LE版本的
兩倍。當然,你在實際生活中是不太可能達到這個極限速度的,但是仍然可以體驗
到顯著的速度提升。

2、更遠的有效距離
藍芽5.0的另外一個重要改進是,它的有效距離是上一版本的4倍,因此在理論上,
當你拿著手機站在距離藍芽音箱300米的地方,它還是會繼續放著你愛的歌。也就
是說,理論上,藍芽發射和接收裝置之間的有效工作距離可達300米。當然,實際
的有效距離還取決於你使用的電子裝置。

3、導航功能
此外,藍芽5.0將新增更多的導航功能,因此該技術可以作為室內導航信標或類似
定位裝置使用,結合wifi可以實現精度小於1米的室內定位。舉個例子,如果你是路痴,你仍可以使用藍芽技術,在諾大的商業中心找到路。

4、物聯網功能
物聯網還在持續火爆,因此,藍芽5.0針對物聯網進行了很多底層優化,力求以更
低的功耗和更高的效能為智慧家居服務。

5、升級硬體
此前的一些藍芽版本更新只要求升級軟體,但藍芽5.0很可能要求升級到新的晶片
。不過,舊的硬體仍可以相容藍芽5.0,你就無法享用其新的效能了。搭載藍芽5.0
晶片的旗艦級手機將於2017年問世,相信中低端手機也將陸陸續續內建藍芽5晶片
。蘋果將為成為第一批使用該項技術的廠商之一。

6、更多的傳輸功能
全新的藍芽5.0能夠增加更多的資料傳輸功能,硬體廠商可以通過藍芽5.0建立更復
雜的連線系統,比如Beacon或位置服務。因此通過藍芽裝置傳送的廣告資料可以發
送少量資訊到目標裝置中,甚至無需配對。

7、更低的功耗
眾所周知,藍芽是智慧手機的必備功能,隨著智慧裝置和移動支付等越來越多需要
開啟藍芽,才能享受便利功能逐漸融入人們的生活之中,藍芽的功耗成為了智慧手
機待機時間的一大殺手。為此藍芽5.0將大大降低了藍芽的功耗,使人們在使用藍
牙的過程中再也不必擔心待機時間短的問題。

8、真正支援無損傳輸
支援24bit/192KHz的無損音源傳輸,對現有的WIFI高保真無損音訊傳輸形成有效威脅。