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一、藍芽的發展史

2024-05-07科技

第一次遇見藍芽是2006年,室友拿著一款摩托羅拉的翻蓋手機向我炫耀它的藍芽功能,那時候我不記得有沒有藍芽耳機問世,因為當時我嫉妒的一再追問他,有這藍芽有什麽用?

他給我說用來傳輸照片檔等。

的確,2006年的手機上還沒有wifi,我們宿舍的路由器都是那種最簡單的TP-LINK,50M頻寬4個口。所以手機上上如果想傳輸個照片檔還是很費事的,一般是用電腦透過U槽或者SD卡中轉一下。

這樣看來,當初摩托羅拉手機上設計的藍芽,如果用來傳輸照片檔還是很靠譜的,這在當時是唯一可以簡化兩個手持器材之間傳輸檔的方式。

哦,對了,那時候的藍芽還可以搜尋附近人聊天,哈哈哈!僅限10米哦。

乍一聽藍芽,也就是Bluetooth,一定覺得非常奇怪,為什麽一個科技領域的通訊協定會使用這麽俗氣且不著邊際的名字。

其實,Bluetooth 原來是一位在10世紀,一統丹麥王朝的國王的名字,叫HaralBluetooth,他將當時的瑞典,芬蘭與丹麥統一起來。

後來在一次無線通訊行業會議上,一位來自英特爾的工程師JimKardach為了表達將四分五裂的無線通訊標準統一起來,因此使用了Bluetooth來作為這種新的通訊技術標準的名字。

1998年,由東芝,愛立信,IBM,Intel和諾基亞共同提出了近距離無線數碼通訊的技術標準,這一刻,藍芽標準正式形成。

1. 第一代藍芽

藍芽1.0標準:1999年釋出,其傳輸速率大約為723.1Kbit/s , 通訊距離約為10米。

由於當時的藍芽1.0標準存在很多問題,因此並沒有得到廣泛的套用。

後來藍芽1.1標準在2001年釋出,正式被列入了IEEE802.15.1標準,該標準定義了實體層(PHY)和媒體存取控制(MAC)規範,用於器材間的無線連線,但在通訊方面容易受到同頻幹擾,影響通訊質素。

2003年,藍芽1.2標準釋出,傳輸速率略微提高,748 ~810Kbit/s , 最重要的是增加了抗幹擾的跳頻功能。

2. 第二代藍芽

2004年,藍芽2.0標準釋出,新增的EDR(Enhanced Data Rate)技術透過提高多工處理和多種藍芽器材同時執行的能力,同時也支持了雙工通訊模式。

2007年,藍芽2.1標準釋出,藍芽技術聯盟(Bluetooth SIG)正式批準了藍芽2.1核心規範,也就是「藍芽2.1+EDR」,並新增Sniff Subrating省電功能,讓藍芽芯片的工作電流大幅降低。

3. 第三代藍芽

2009年,藍芽3.0標準釋出,其數據傳輸速率提高到了24Mbps。

4. 第四代藍芽

2010年,藍芽4.0標準釋出,它將三種規格整合在一起,也就是增加了BLE(Bluetooth Low Energy)低功耗功能。從藍芽4.0協定開始,後面的版本都包含了經典藍芽和低功耗藍芽兩種模式。

有了藍芽4.0後,智能硬件器材大爆發。

2013年,藍芽更新了協定到4.1標準,提升了連線速度和傳輸效率,使得藍芽連線更加智能化。

2014年,藍芽4.2標準釋出,增強了安全性,傳輸速率比上一代提高了2.5倍。

5. 第五代藍芽

藍芽5.0標準主打在低功耗模式下,具備更遠更快的傳輸能力,傳輸速度達到了藍芽4.2標準的兩倍,原因是頻寬從1M增加到2M,同時傳輸距離提高了4倍,理論達300米,實際上當時nordic給我演示的說可以到1000米。

另外其封包容量也提高了,從原來的每包23字節提高到247字節,這讓我的OTA速度產生了質的飛躍,直接從2KBps上升到了40KBps。

2019年1月,藍芽5.1標準定型,新增了尋向功能,也就是AOA/AOD功能,這一項功能將藍芽的空間定位精度提高到了厘米級。我覺得這一點,藍芽聯盟借鑒了當時火熱的UWB。不過可惜的是藍芽的AOA需要很多天線,套用並不是很廣泛。

緊接著,2019年12月份,藍芽5.2釋出,新增了增強版ATT協定,LE功率控制以及LE同步通道三項特性,也就是當時說的LE Audio。

2021年,藍芽釋出了5.3標準,使得藍芽協定可以更好的處理低速率數據,做到了延遲更低,續航更長,抗幹擾能力更強。

2023年,藍芽核心規範5.4版本釋出,無外乎就是傳輸距離提高,通訊速率提高,穩定性提高,不過這一個版本提出了一種新功能,也就是支持帶響應的周期性廣播,這意味著無需連線就可以做到雙向通訊了。並且廣播數據也支持了加密傳輸。

經典藍芽和BLE

經典藍芽和低功耗藍芽其實是兩個不同的技術,兩者並不能相互通訊,我們之前使用的耳機和滑鼠鍵盤都是基於經典藍芽的,它功耗大,但是傳輸速率快。

我們通常稱經典藍芽為BR/EDR ,轉譯成中文就是基本速率/增強數據速率藍芽,它采用自適應跳頻演算法,在79個通道上進行數據傳輸。

低功耗藍芽則是在4.0的時候才提出的,是為了實作極低功耗執行而設計的,它采用了跳頻展頻的方法,通訊的通道只有40個。

一般情況下,經典藍芽都是用在音訊傳輸上,BLE的LE Audio還沒有發展起來。低功耗藍芽BLE更多的使用在智能器材,物料網器材以及健身類的電池供電器材,手環就是最典型的例子。

單模和雙模指的是藍芽芯片支持的模式,雖然藍芽通訊標準升級到了5.4,但是很多場景下只用BLE就可以了,或者普通的耳機方案只需要藍芽2.0就可以了,所以在芯片設計上,我們可以精簡協定,讓它只支持BLE或者BR/EDR。

所以單模就是指的藍芽芯片只支持其中一種通訊協定,雙模就是指的及支持經典藍芽2.0或者3.0,同時也支持BLE通訊協定。

哪裏會用到這種雙模呢,比如我原來做平衡車時相讓平衡車的喇叭唱歌,這就不得不使用雙模藍芽,BLE用來做數據傳輸和OTA,經典藍芽用來傳輸音樂。

再比如現在比較流行的智能頭盔,既要有智能硬件的低功耗和智能化,也要有高品質的音訊傳輸。