藍(lán)牙的版本演進(jìn)
在5.0之前,藍(lán)牙經(jīng)過(guò)了多個(gè)版本的演進(jìn),主要為為1.1、1.2、2.0、2.1、3.0、4.0、4.1和4.2,下文我們將就每一個(gè)不同的版本技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)介紹:
上表中:
EDR:全稱(chēng)為Enhanced Data Rate。通過(guò)提高多任務(wù)處理和多種藍(lán)牙設(shè)備同時(shí)運(yùn)行的能力,EDR使得藍(lán)牙設(shè)備的傳輸速度可達(dá)3Mbps。
HS:全稱(chēng)為High Speed。HS使得Bluetooth能利用WiFi作為傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,其支持的傳輸速度最高可達(dá)24Mbps。其核心是在802.11的基礎(chǔ)上,通過(guò)集成802.11協(xié)議適配層,使得藍(lán)牙協(xié)議??梢愿鶕?jù)任務(wù)和設(shè)備的不同,選擇正確的射頻。
BLE:全稱(chēng)為Bluetooth Low Energy。藍(lán)牙規(guī)范4.0最重要的一個(gè)特性就是低功耗。BLE使得藍(lán)牙設(shè)備可通過(guò)一粒紐扣電池供電以維持續(xù)工作數(shù)年之久。很明顯,BLE使得藍(lán)牙設(shè)備在鐘表、遠(yuǎn)程控制、醫(yī)療保健及運(yùn)動(dòng)感應(yīng)器等市場(chǎng)具有極光明的應(yīng)用場(chǎng)景。
藍(lán)牙1.1標(biāo)準(zhǔn)
1.1 為最早期版本,傳輸率約在748~810kb/s,因是早期設(shè)計(jì),容易受到同頻率之產(chǎn)品所干擾下影響通訊質(zhì)量。
藍(lán)牙1.2標(biāo)準(zhǔn)
1.2 同樣是只有 748~810kb/s 的傳輸率,但在加上了(改善 Software)抗干擾跳頻功能。
這個(gè)版本向下兼容1.1版,其主要改進(jìn)包括:
匿名方式:屏蔽設(shè)備的硬件地址(BD_ADDR),保護(hù)用戶(hù)免受身份嗅探攻擊和跟蹤。從1.1版開(kāi)始已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)硬件匿名,但未被實(shí)施,因此對(duì)普通消費(fèi)者來(lái)說(shuō)還是沒(méi)有此功能。
自適應(yīng)頻率跳躍(AFH,Adaptive Frequency Hopping):通過(guò)避免使用跳躍序列中的擁擠頻率,從而改善對(duì)無(wú)線(xiàn)電干涉的抵抗。
更高的實(shí)際傳輸速度,實(shí)際測(cè)試約為24KB/S(192Kbps)左右。
L2CAP層引入了流量控制和錯(cuò)誤糾正機(jī)制
藍(lán)牙2.0標(biāo)準(zhǔn)
2.0 是 1.2 的改良提升版,傳輸率約在 1.8M/s~2.1M/s,開(kāi)始支持雙工模式——即一面作語(yǔ)音通訊,同時(shí)亦可以傳輸檔案/高質(zhì)素圖片,2.0 版本當(dāng)然也支持 Stereo 運(yùn)作。
應(yīng)用最為廣泛的是Bluetooth 2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn),該標(biāo)準(zhǔn)在2004年已經(jīng)推出,支持Bluetooth 2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品也于2006年大量出現(xiàn)。
雖然Bluetooth 2.0+EDR標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上作了大量的改進(jìn),但從1.X標(biāo)準(zhǔn)延續(xù)下來(lái)的配置流程復(fù)雜和設(shè)備功耗較大的問(wèn)題依然存在。
2.0版的內(nèi)容還沒(méi)有什么明確的信息,但愛(ài)立信的研究者公布了一些內(nèi)容:
加入了“非跳躍窄頻通道”(Non-hopping narrowband channel)。
因?yàn)椴恍枰c每個(gè)設(shè)備交換應(yīng)答信號(hào),這種通道可以用來(lái)將各種器件的藍(lán)牙服務(wù)概要同時(shí)廣播到巨量的藍(lán)牙器件。應(yīng)答信號(hào)交換過(guò)程當(dāng)前需要大約一秒。
實(shí)時(shí)公共交通時(shí)刻表、基本的交通暢通性信息和高級(jí)交通指向指示等未加密信息可以以高速度發(fā)送給設(shè)備。
更高的連接速度(實(shí)際測(cè)試速度為280KB/s=2240Kbps[來(lái)源請(qǐng)求])
支持多個(gè)速度水平
藍(lán)牙2.1標(biāo)準(zhǔn)
2007年8月2日,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟今天正式批準(zhǔn)了藍(lán)牙2.1版規(guī)范,即“藍(lán)牙2.1+EDR”,可供未來(lái)的設(shè)備自由使用。和2.0版本同時(shí)代產(chǎn)品,目前仍然占據(jù)藍(lán)牙市場(chǎng)較大份額,相對(duì)2.0版本主要是提高了待機(jī)時(shí)間2倍以上,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有根本性變化。
藍(lán)牙核心規(guī)范2.1+EDR向下對(duì)1.2版本完全兼容,藍(lán)牙技術(shù)聯(lián)盟于2007年7月26日通過(guò)。
藍(lán)牙2.1,增加了Sniff省電功能,使得適配器與設(shè)備的聯(lián)系時(shí)間延長(zhǎng)到0.5秒,能節(jié)約不小電量;增強(qiáng)功能有簡(jiǎn)單安全配對(duì)(SSP),這改善了藍(lán)牙設(shè)備的配對(duì)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)提升了使用和安全強(qiáng)度
藍(lán)牙3.0標(biāo)準(zhǔn)
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 ),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)任一任務(wù)動(dòng)態(tài)地選擇正確射頻。
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802.11 WI-FI用于實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸)。在傳輸速度上,藍(lán)牙3.0是藍(lán)牙2.0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,但是需要雙方都達(dá)到此標(biāo)準(zhǔn)才能實(shí)現(xiàn)功能。
更高的數(shù)據(jù)傳輸速率,集成802.11PAL最高速度可達(dá)24Mbps。是2.0速度的8倍。
引入了增強(qiáng)電源控制,實(shí)際空閑功耗明顯降低。
藍(lán)牙4.0標(biāo)準(zhǔn)
藍(lán)牙4.0規(guī)范于2010年7月7日正式發(fā)布,新版本的最大意義在于低功耗,同時(shí)加強(qiáng)不同OEM廠商之間的設(shè)備兼容性,并且降低延遲,理論最高 傳輸速度依然為24Mbps(即3MB/s),有效覆蓋范圍擴(kuò)大到100米(之前的版本為10米)。該標(biāo)準(zhǔn)芯片被大量的手機(jī)、平板所采用,如蘋(píng)果The New iPad平板電腦,以及蘋(píng)果iPhone 5、魅族MX4、HTC One X等手機(jī)上帶有藍(lán)牙4.0功能。
藍(lán)牙4.0最重要的特性是支持省電;
Bluetooth 4.0,協(xié)議組成和當(dāng)前主流的Bluetooth h2.x+EDR、還未普及的Bluetooth h3.0+HS不同,Bluetooth 4.0是Bluetooth從誕生至今唯一的一個(gè)綜合協(xié)議規(guī)范,
還提出了“低功耗藍(lán)牙”、“傳統(tǒng)藍(lán)牙”和“高速藍(lán)牙”三種模式。
其中: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);藍(lán)牙低功耗顧名思義,以不需占用太多帶寬的設(shè)備連接為主。前身其實(shí)是NOKIA開(kāi)發(fā)的Wibree技術(shù),本是作為一項(xiàng)專(zhuān)為移動(dòng)設(shè)備開(kāi)發(fā)的極低功耗的移動(dòng)無(wú)線(xiàn)通信技術(shù),在被SIG接納并規(guī)范化之后重命名為Bluetooth Low Energy(后簡(jiǎn)稱(chēng)低功耗藍(lán)牙)。這三種協(xié)議規(guī)范還能夠互相組合搭配、從而實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用模式,此外,Bluetooth 4.0還把藍(lán)牙的傳輸距離提升到100米以上(低功耗模式條件下)。
分Single mode與Dual mode。
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
超低的峰值、平均和待機(jī)模式功耗,覆蓋范圍增強(qiáng),最大范圍可超過(guò)100米。
速度:支持1Mbps數(shù)據(jù)傳輸率下的超短數(shù)據(jù)包,最少8個(gè)八組位,最多27個(gè)。所有連接都使用藍(lán)牙2.1加入的減速呼吸模式(sniff subrating)來(lái)達(dá)到超低工作循環(huán)。
跳頻:使用所有藍(lán)牙規(guī)范版本通用的自適應(yīng)跳頻,最大程度地減少和其他2.4 GHz ISM頻段無(wú)線(xiàn)技術(shù)的串?dāng)_。
主控制:可以休眠更長(zhǎng)時(shí)間,只在需要執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)候才喚醒。
延遲:最短可在3毫秒內(nèi)完成連接設(shè)置并開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。
健壯性:所有數(shù)據(jù)包都使用24-bit CRC校驗(yàn),確保最大程度抵御干擾。
安全:使用AES-128 CCM加密算法進(jìn)行數(shù)據(jù)包加密和認(rèn)證。
拓?fù)洌好總€(gè)數(shù)據(jù)包的每次接收都使用32位尋址,理論上可連接數(shù)十億設(shè)備;針對(duì)一對(duì)一連接最優(yōu)化,并支持星形拓?fù)涞囊粚?duì)多連接;使用快速連接和斷開(kāi),數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)狀拓?fù)鋬?nèi)轉(zhuǎn)移而無(wú)需維持復(fù)雜的網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
藍(lán)牙4.1標(biāo)準(zhǔn)
藍(lán)牙4.1于2013年12月6日發(fā)布,與LTE無(wú)線(xiàn)電信號(hào)之間如果同時(shí)傳輸數(shù)據(jù),那么藍(lán)牙4.1可以自動(dòng)協(xié)調(diào)兩者的傳輸信息,理論上可以減少 其它信號(hào)對(duì)藍(lán)牙4.1的干擾。改進(jìn)是提升了連接速度并且更加智能化,比如減少了設(shè)備之間重新連接的時(shí)間,意味著用戶(hù)如果走出了藍(lán)牙4.1的信號(hào)范圍并且斷 開(kāi)連接的時(shí)間不算很長(zhǎng),當(dāng)用戶(hù)再次回到信號(hào)范圍中之后設(shè)備將自動(dòng)連接,反應(yīng)時(shí)間要比藍(lán)牙4.0更短。最后一個(gè)改進(jìn)之處是提高傳輸效率,如果用戶(hù)連接的設(shè)備 非常多,比如連接了多部可穿戴設(shè)備,彼此之間的信息都能即時(shí)發(fā)送到接接收設(shè)備上。
除此之外,藍(lán)牙4.1也為開(kāi)發(fā)人員增加了更多的靈活性,這個(gè)改變對(duì)普通用戶(hù)沒(méi)有很大影響,但是對(duì)于軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)是很重要的,因?yàn)闉榱藨?yīng)對(duì)逐漸興起的可穿戴設(shè)備,那么藍(lán)牙必須能夠支持同時(shí)連接多部設(shè)備。
藍(lán)牙4.2標(biāo)準(zhǔn)
2014年12月4日,最新的藍(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,并接入了該設(shè)備將可直接通過(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(hù)設(shè)備必須經(jīng)過(guò)用戶(hù)許可,否則藍(lán)牙信號(hào)將無(wú)法連接和追蹤用戶(hù)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。
評(píng)論
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