藍(lán)牙(Bluetooth)技術(shù)是成立于1998年5月的藍(lán)牙特別興趣小組(SIG,Special Interest Group)開(kāi)發(fā)的一種近距離的無(wú)線通信技術(shù),該技術(shù)歸類于無(wú)線個(gè)域網(wǎng)(WPAN)的范疇。自從SIG成立伊始,就專門(mén)致力于藍(lán)牙技術(shù)的協(xié)議規(guī)范的開(kāi)發(fā)、研究與制定,其規(guī)范的版本也在不斷的演進(jìn)之中,qi 核心(Core)規(guī)范從最早的V0版本,發(fā)展到如今的V5版本,使藍(lán)牙技術(shù)的應(yīng)用得到了質(zhì)的提高。下表0匯總了不同版本藍(lán)牙技術(shù)在數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離的變化。下述對(duì)SIG所制定的不同階段核心規(guī)范的版本及特點(diǎn)做一介紹,鑒于篇幅,對(duì)于各代藍(lán)牙技術(shù)中的各版本特點(diǎn)的更具體的描述匯總于下附件0中。
表0:藍(lán)牙技術(shù)不同版本的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離
附件0:各代藍(lán)牙技術(shù)中的版本及特點(diǎn)描述
欲更多了解藍(lán)牙技術(shù)介紹的請(qǐng)進(jìn)入。
一、第0代藍(lán)牙技術(shù):藍(lán)牙技術(shù)的探索
實(shí)際上,在SIG成立的當(dāng)年,就推出了藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的第一個(gè)版本:0.7版本;在1999年又分別推出了0.8版本和0.9版本。這些版本的推出,對(duì)藍(lán)牙技術(shù)進(jìn)行了先期探索,為藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的正式版本及藍(lán)牙技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
上述第0代藍(lán)牙技術(shù)中各版本的特點(diǎn)分別具體描述詳見(jiàn)附件0中。
二、第1代藍(lán)牙技術(shù):藍(lán)牙技術(shù)的形成
在1999年的7月26日,SIG推出了她的藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的第一個(gè)正式版本:V1.0a版本,并正式在網(wǎng)站上進(jìn)行了公布,后又陸續(xù)公布了1.0B版本、V1.1和V1.2版本,它們都是在1999年推出的。這些版本的推出成形了藍(lán)牙技術(shù)空中接口的規(guī)范,后續(xù)代際的藍(lán)牙技術(shù)版本均是以第1代所形成的空中接口規(guī)范為基礎(chǔ),而不斷推出些藍(lán)牙技術(shù)的新功能。
1、Bluetooth V1.0
從V1.0版本開(kāi)始,SIG正式確定藍(lán)牙技術(shù)使用2.4GHz頻譜,采用跳頻技術(shù),最高資料傳輸速度可達(dá)720Kbit/s,同時(shí)開(kāi)始了大規(guī)模宣傳。在V1.0版本中,包括V1.0a版本和V1.0B版本;在發(fā)布V1.0a版本之前還發(fā)布了V1.0 Draft。
2、Bluetooth V1.1
V1.1版本是SIG與IEEE 802.15共同開(kāi)發(fā)的,即IEEE 802.15.1-2002《系統(tǒng)之間電信和信息交換的IEEE標(biāo)準(zhǔn)-LAN/MAN-特定要求-第15部分:無(wú)線個(gè)人區(qū)域網(wǎng)(WPAN)的無(wú)線媒體訪問(wèn)控制(MAC)和物理層(PHY)規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn),正式形成了藍(lán)牙技術(shù)的空中接口(MAC和PHY層)規(guī)范,克服了V1.0版本(V1.0A版本和V1.0B版本)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)與不足。V1.1版本與IEEE 802.15.1-2002完全兼容。V1.1使用以前在網(wǎng)站上發(fā)布的勘誤表項(xiàng)更新了規(guī)范。藍(lán)牙指定號(hào)碼附錄從規(guī)范中刪除,以允許對(duì)網(wǎng)站進(jìn)行持續(xù)維護(hù)。
3、Bluetooth V1.2
V1.2版本發(fā)布于2003年,是對(duì)V1.1版本的改進(jìn),包括編輯更改,并向下兼容V1.1的設(shè)備。此后,IEEE也推出了IEEE 802.15.1-2005版本(或稱IEEE 802.15.1a)標(biāo)準(zhǔn),V1.2版本與IEEE 802.15.1-2005也是完全兼容的。IEEE在發(fā)布802.15.1-2005標(biāo)準(zhǔn)后凍結(jié)了與SIG的合作,此后藍(lán)牙技術(shù)的所有標(biāo)準(zhǔn)完全由SIG負(fù)責(zé),為此,這里特提供802.15.1-2005標(biāo)準(zhǔn)于下附件2-3,以供下通信人查閱,僅供參考。
附件2-3:IEEE 802.15.1-2005
V1.2版本最大的改進(jìn)在于增加了可調(diào)式跳頻技術(shù)(AFH,Adaptive Frequency Hopping)這項(xiàng)技術(shù),并主要針對(duì)現(xiàn)有藍(lán)牙協(xié)議和802.11b/g之間的互相干擾問(wèn)題進(jìn)行了全面的改進(jìn),防止用戶在同時(shí)使用支持藍(lán)牙和無(wú)線局域網(wǎng)(WLAN)的兩種裝置的時(shí)候出現(xiàn)互相干擾的情況。V1.2版本與V1.1版本相比新增加的功能和棄用的功能詳見(jiàn)下表2-3中。
表2-3:V1.2版本新增加的功能與棄用的功能
上述第1代藍(lán)牙技術(shù)中各版本的特點(diǎn)分別具體描述也見(jiàn)附件0中。
三、第二代藍(lán)牙技術(shù)(V2.x):提高藍(lán)牙技術(shù)的數(shù)據(jù)率
1、Bluetooth V2.0
V2.0是V1.2的改良版,SIG于2004年8月1日宣布批準(zhǔn)最新規(guī)范“Bluetooth Core Specification Version 2.0 + EDR”,突出的特點(diǎn)是新增加了增強(qiáng)的數(shù)據(jù)率(EDR,Enhanced Data Rate)功能。這個(gè)版本旨在成為一個(gè)獨(dú)立的藍(lán)牙規(guī)范。
EDR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,數(shù)據(jù)傳輸速度提高到以往的3倍,并減小了耗電量。Version 2.0 + EDR建立了可同時(shí)使用多個(gè)功能和設(shè)備的環(huán)境,以提高傳輸大容量數(shù)據(jù)時(shí)的性能。由于耗電量減小,可使新一代藍(lán)牙設(shè)備的使用時(shí)間最長(zhǎng)可延長(zhǎng)到V1.2版本的兩倍。 CD級(jí)音質(zhì)的音頻流式媒體、傳輸數(shù)字圖像以及輸出激光打印機(jī)等都需要高速數(shù)據(jù)傳輸,這些成為制訂新版本的動(dòng)力。
Version 2.0 + EDR的主要特點(diǎn)為:數(shù)據(jù)傳輸速度提高到3倍(最多提高到10倍);增大可使用帶寬,簡(jiǎn)化多鏈路方法;向下兼容原有的規(guī)格;加強(qiáng)誤比特率(BER)的性能。目前藍(lán)牙技術(shù)的傳輸范圍約為10米左右,速率為1Mb/s,新標(biāo)準(zhǔn)出來(lái)后,可使傳輸范圍達(dá)到100米,最高速度達(dá)到10Mb/s。
2、Bluetooth V2.1
V2.1只是在V2.0的基礎(chǔ)上新增加些功能。包括Sniff Subrating 省電功能、SSP 簡(jiǎn)易安全配對(duì)功能、近場(chǎng)通信(NFC)功能等。
上述第2代藍(lán)牙技術(shù)中各版本的特點(diǎn)分別具體描述也詳見(jiàn)附件0中。
四、第三代藍(lán)牙技術(shù)(V3.0):進(jìn)一步提高藍(lán)牙技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸率
SIG在日本東京2009年度全體會(huì)議上,正式批準(zhǔn)了新一代藍(lán)牙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范V3.0版+高速(High Speed),可簡(jiǎn)稱為“藍(lán)牙3.0+HS”。新版藍(lán)牙規(guī)范中,數(shù)據(jù)的傳輸速率提升至24Mbit/s,是V2.1+EDR的8倍。新頒發(fā)的V3.0+HS版本主要引入的新功能包括:交替射頻技術(shù)AMP(Generic AMP,Generic Alternate MAC PHY),這是V3.0+HS的核心功能;增強(qiáng)功率控制(EPC,Enhance Power Control);單播無(wú)連接數(shù)據(jù)模式(UCD,Unicast Connectionless Data)等。
第3代藍(lán)牙技術(shù)版本的特點(diǎn)具體描述也詳見(jiàn)附件0中。
五、第四代藍(lán)牙技術(shù)(V4.x):低功耗藍(lán)牙技術(shù)
第四代藍(lán)牙技術(shù)重點(diǎn)是推出了低功耗藍(lán)牙技術(shù)(BLE),稱為了SIG藍(lán)牙技術(shù)的一大技術(shù)品牌。在2010年發(fā)布V4.0版本后,又陸續(xù)退出了V4.1版本和V4.2版本。
1、Bluetooth V4.0
2010年7月7日,SIG推出了藍(lán)牙技術(shù)規(guī)范的V4.0版本。其最重要的特性是支持省電,即低功耗藍(lán)牙(BLE,Bluetooth Low Energy),功耗較V3.0版本降低了90%。V4.0版本規(guī)范可廣泛用于衛(wèi)生保健、體育健身、家庭娛樂(lè)、安全保障等諸多領(lǐng)域。V4.0 是第一個(gè)藍(lán)牙綜合協(xié)議規(guī)范,將三種規(guī)格集成在一起:即低功耗藍(lán)牙、傳統(tǒng)藍(lán)牙和高速藍(lán)牙三種模式。藍(lán)牙V 4.0 版本的芯片模式分為 單模式(Single mode )與 雙模式(Dual mode)。 此外,藍(lán)牙V 4.0 版本還把藍(lán)牙的傳輸距離提升到100米以上(低功耗模式條件下)。
2、Bluetooth V4.1
2013年發(fā)布的V4.1版本的藍(lán)牙技術(shù),在傳輸速度和傳輸范圍上變化很小,但在軟件方面有著明顯的改進(jìn)。此次更新目的是為了讓 Bluetooth Smart 技術(shù)最終成為物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things)發(fā)展的核心動(dòng)力。
3、Bluetooth V4.2
2014年12月4日,SIG發(fā)布了藍(lán)牙V4.2版本,改善了數(shù)據(jù)傳輸速度和隱私保護(hù)程度,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設(shè)備必須經(jīng)過(guò)用戶許可,否則藍(lán)牙信號(hào)將無(wú)法連接和追蹤用戶設(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。
上述第4代藍(lán)牙技術(shù)中各版本的特點(diǎn)分別具體描述也詳見(jiàn)附件0中。
六、第五代藍(lán)牙技術(shù)(V5.x):重視物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的藍(lán)牙技術(shù)
在美國(guó)時(shí)間2016年6月16日的倫敦SIG正式發(fā)布了V5.0版本的藍(lán)牙技術(shù),開(kāi)啟了第五代藍(lán)牙技術(shù),它更加重視于藍(lán)牙技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)(IoT)中的應(yīng)用。目前,第五代藍(lán)牙技術(shù)已發(fā)布了V5.0、V5.1和V5.2三個(gè)版本,
1、Bluetooth V5.0
藍(lán)牙技術(shù)V5.0 在低功耗(LE)模式下具備更快更遠(yuǎn)的傳輸能力,傳輸速率是V4.2 的兩倍(速度上限為 2Mbps),有效傳輸距離是V4.2 的四倍(理論上可達(dá) 300 米),數(shù)據(jù)包容量是V4.2 的八倍。
2、Bluetooth V5.1
V5.1藍(lán)牙規(guī)范發(fā)布于2019年1月,它增加了準(zhǔn)確的定位能力,這是許多業(yè)界期盼的物聯(lián)網(wǎng)(IoT)應(yīng)用的基本用例。不過(guò),盡管新版本的編號(hào)只是V5.1,和V5.0似乎相差不遠(yuǎn),但藍(lán)牙5.1其實(shí)是非常重要的。測(cè)向是V5.1的一項(xiàng)主要功能,它可以將產(chǎn)品和物品在三維空間中的絕對(duì)定位帶入低功耗無(wú)線連接的世界。這是對(duì)低功耗藍(lán)牙功能庫(kù)的非常重要的補(bǔ)充。我們認(rèn)為它對(duì)室內(nèi)定位應(yīng)用產(chǎn)生的影響有如GPS對(duì)戶外定位生產(chǎn)的影響一樣巨大。
3、Bluetooth V5.2
SIG于2019年12月31日正式批準(zhǔn)了、并于2020年1月15日正式生效了藍(lán)牙V5.2版本,同時(shí)還發(fā)布了基于該版本的新一代藍(lán)牙音頻技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)-低功耗音頻LE Audio。為此,V5.2版本給低功耗藍(lán)牙(Bluetooth Low Energy)增加了三個(gè)新功能。分別是LE同步信道(LE Isochronous Channels)、增強(qiáng)版屬性協(xié)議(Enhanced ATT)以及LE功率控制(LE Power Control)。
欲更多了解藍(lán)牙核心規(guī)范V5.2版本功能概述的請(qǐng)進(jìn)入。
第5代藍(lán)牙技術(shù)中各版本的特點(diǎn)分別具體描述也詳見(jiàn)附件0中。
欲進(jìn)一步了解IEEE 802.15標(biāo)準(zhǔn)情況介紹的請(qǐng)進(jìn)入。
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