蓝牙技术的发展(从V1.1到V5.0)

[公司名称]
蓝牙技术的发展Bluetooth V1.1 ~V5.0
成凯
[日期]
目录
1蓝牙1.1标准 (2)
2蓝牙1.2标准 (2)
3蓝牙2.0+EDR标准 (2)
4蓝牙2.1+EDR标准 (3)
5蓝牙3.0+HS标准 (3)
6蓝牙4.0标准 (4)
7蓝牙4.1标准 (4)
8蓝牙4.2标准 (5)
9蓝牙5.0标准 (6)
1蓝牙1.1标准
特点：速率748~810kb/s、支持stereo；
2001年2月22日，蓝牙技术联盟正式批准了蓝牙1.1版规范，即“蓝牙1.1标准”。

(一)速率
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。

v1.X版本的蓝牙技术带有实验性质，较少被生产厂商采用。

(二)Stereo音效
这个初始版本支持Stereo音效的传输要求，但只能够以单工方式工作，加上带宽频率响应等指标不理想，并未算是最好的Stereo传输工具。

2蓝牙1.2标准
特点：支持AFH技术；支持eSCO；支持Faster Connecttion；
2003年11月5日，蓝牙技术联盟正式批准了蓝牙1.2版规范，即“蓝牙1.2标准”。

(一)AFH
Adaptive Frequency Hopping（AFH）:即所谓适应性跳频技术，主要的功能是用来减少蓝芽产品与其它无线通讯装置之间所产生的干扰问题。

(二)eSCO
Extended Synchronous Connection-Oriented links（eSCO）:即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。

(三)Faster Connection
Faster Connection：即快速连接。

包含「First FHS」与「Interlaced scan」技术，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，使蓝芽产品在使用上更为平顺。

3蓝牙2.0+EDR标准
特点：速率1.8M/s~2.1M/s、全双工；
2004年11月9日，蓝牙技术联盟正式批准了蓝牙2.0版规范，即“蓝牙2.0+EDR标准”
(一)速率2M/s
EDR （Enhanced Data Rate），其特色是大大提高了蓝牙技术的数据传输速率，最大可达
3Mbps，约在 1.8M/s~2.1M/s；由于带宽增加，新规范提高了设备同时进行多项任务处理、或同时连接多个蓝牙设备的能力，并使传输范围可达100米；
(二)支持全双工
开始支持双工模式——在进行语音通讯同时，也可以传输档案/高质素图片。

4蓝牙2.1+EDR标准
特点：待机时长延长5倍、支持快速配对技术（SSP）；
2007年7月26日，蓝牙技术联盟正式批准了蓝牙2.1版规范，即“蓝牙2.1+EDR”。

(一)待机时长延长
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。

加入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
(二)支持SSP
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，即用户无需再输入配对的PIN码。

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。

5蓝牙3.0+HS标准
特点：速率3M/s（AMP），增强电源控制（EPC）；
2009年4月21日，蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙规范3.0 High Speed，即“蓝牙核心规范3.0版高速”。

(一)AMP
AMP（Alternate MAC/PHY），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，允许消费类设备使用标准蓝牙射频和无线局域网射频（Wi-Fi）多重传输。

通过集成802.11/PAL(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802.11 Wi-Fi用于实现高速数据传输)，即3M/s。

(二)EPC
EPC（Enhance Power Control），增强电源控制机制。

蓝牙3.0高速传送大量数据自然会消耗更多能量，引入了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。

6蓝牙4.0标准
特点：低功耗、互操作性；
2010年7月7日，蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙规范3.0，即“蓝牙核心规范4.0”。

(一)低功耗
4.0版本的功耗较3.0版本降低了90%，可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域，大大扩展蓝牙技术的应用范围。

(二)互操作性
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，这三个规格可以组合或者单独使用。

两种部署方式：双模式和单模式；
双模：低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中，或再在现有经典蓝牙技术(2.1 + EDR/3.0 + HS)芯片上增加低功耗堆栈，整体架构基本不变，因此成本增加有限。

双模可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输。

单模：与BT4.0互相传输无法向下兼容（与3.0/2.1/2.0无法相通）。

单模式面向高度集成、紧凑的设备，使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输，还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序，同时还有高级节能和安全加密连接。

7蓝牙4.1标准
特点：支持Bluetooth Smart与Bluetooth Smart Ready、智能连接、支持IPv6、4G共存、提升多设备间传输效率；
2013年12月6日，蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙规范4.1，即“蓝牙核心规范4.1”。

(一)支持Bluetooth Smart与Bluetooth Smart Ready
在蓝牙4.0时代，所有采用了蓝牙4.0 LE的设备都被贴上了 Bluetooth Smart 和 Bluetooth Smart Ready的标志。

其中Bluetooth Smart Ready设备指的是PC、平板、手机这样的连接中心设备，而Bluetooth Smart设备指的是蓝牙耳机、键鼠等扩展设备。

这些设备之间的角色是早就安排好了的，并不能进行角色互换，只能进行1对1连接。

在蓝牙4.1技术中，就允许设备同时充当Bluetooth Smart和Bluetooth Smart Ready两个角色的功能，这就意味着能够让多款设备连接到一个蓝牙设备上。

例如，一个智能手表既可以作为中心枢纽，接收从健康手环上收集的运动信息的同时，又能作为一个显示设备，显示来自智能手机上的邮件、短信。

借助蓝牙4.1技术智能手表、智能眼镜等设备就能成为真正的中心枢纽。

(二)智能连接
重新连接时，时间间隔更具灵活性与可变性，使建立与维持蓝牙连接更加方便。

当设备彼此接近时，就可自动重新连接，改善用户体验；即使用户暂离，但当设备返回原处后，最近曾使用的设备将不需手动操作即可自动重新连接。

两款带有蓝牙4.1的设备之前已经成功配对，重新连接时只要将这两款设备靠近，即可实现重新连接，完全不需要任何手动操作。

举个例子，以后使用蓝牙4.1的耳机时，只要打开电源开关就行了，不需要在手机上进行操作，非常的简单。

(三)支持IPv6
蓝牙4.1的关键词应当是IoT（Internet of Things），也就是把所有设备都联网的意思。

蓝牙4.1标准就能够让蓝牙组网，增加了对路由、网关等协议的支持，满足物联网的应用需求，加入了专用通道允许设备通过IPv6联机使用，通过IPv6建立网络连接。

蓝牙设备只需要通过蓝牙4.1连接到可以上网的设备（如手机），就可以通过IPv6与云端的数据进行同步，即实现“云同步”，不再需要wifi连接。

(四)4G共存
在实际的应用中，如果这4G与蓝牙同时传输数据，那么蓝牙通信就可能受到手机网络信号的干扰，导致传输速率的下降。

蓝牙4.1就会自动协调两者的传输信息，从而减少其它信号对蓝牙4.1的干扰，用户也就不用担心传输速率下降的问题了。

(五)提升多设备间传输效率
蓝牙4.1使得批量数据可以以更高的速率传输，主要针对的还是刚刚兴起的可穿戴设备，彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。

8蓝牙4.2标准
特点：支持IPv6和6LoWPAN接入互联网、注重隐私保护、提升低功耗速率传输；
2014年12月4日，蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙规范4.2，即“蓝牙核心规范4.2”。

(一)支持IPv6和6LoWPAN接入互联网
新标准还推动了IPv6协议引入蓝牙标准的进程，蓝牙4.2设备可以直接通过IPv6和6LoWPAN 接入互联网，且支持低功耗IP连接。

使用基于IPv6协议的低功耗无线个人局域网技术，允许多个蓝牙设备（智能家居设备）通过一个终端接入互联网或局域网。

(二)注重隐私保护
新的标准下蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备必须经过用户许可，否则蓝牙信号将无法连接和追踪用户设备。

蓝牙设备只会连接受信任的终端，在与陌生终端连接之前会请求用户许可。

这一改进可以避免用户无意间暴露自己的位置或留下自己的记录。

以往开启蓝牙的手机可以被周围的有
心人很容易地记录方位和蓝牙MAC地址，以后这样的情况就不会存在，用户可以更放心地随时开启蓝牙了。

(三)提升低功耗速率传输
仅限于蓝牙低功耗传输方式。

过去的低功耗蓝牙连接的传输速率约为260Kbps，新的标准提升到了650Kbps。

9蓝牙5.0标准
特点：辅助定位、提升通讯范围、提升传输速率（降低功耗）；
2016年6月16日，蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙规范5.0，即“蓝牙核心规范5.0”。

(一)辅助定位
蓝牙5.0将添加更多的导航功能，因此该技术可以作为室内导航信标或类似定位设备使用，结合wifi可以实现精度小于1米的室内定位。

(二)提升通讯距离
蓝牙5.0的另外一个重要改进是，它的有效距离是上一版本的4倍，因此在理论上，当你拿着手机站在距离蓝牙音箱300米的地方，它还是会继续放着你爱的歌。

也就是说，理论上，蓝牙发射和接收设备之间的有效工作距离可达300米。

当然，实际的有效距离还取决于你使用的电子设备。

(三)提升传输速率（降低功耗）
新版本蓝牙在BLE上传输速度上限为2Mbps，是之前4.2 LE版本的两倍。

在传输相同量数据时花费更少时间，因此功耗降低了。

蓝牙5.0针对物联网进行了很多底层优化，力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务。