蓝牙技术发展史的二三事

自 1998 年来,蓝牙协议已经进行了多次更新,从音频传输、图文传输、视频传输,再到以低功耗为主打的物联网数据传输。一方面维持着蓝牙设备向下兼容性,另一方面蓝牙也正应用于越来越多的物联网设备。

随着 Low Energy 版蓝牙在功耗和传输效率上的不断提升,Classic 版本自 3.0 后就更新不大。可以预见,未来蓝牙的主要发力点将集中在物联网,而不仅仅局限于移动设备,而 Mesh 网状网络的加入,使得蓝牙自成 IoT 体系成为可能。

据 SIG 的市场报告预估,到 2018 年底,全球蓝牙设备出货量将多达 40 亿,其中:手机、平板和 PC 今年出货量可达 20 亿,音频和娱乐设备出货量可达 12 亿,全球 86% 出厂的汽车将具备蓝牙功能,智能家居蓝牙设备出货量可达 6.5 亿,智能建筑、智慧城市、智慧工业等均将成为未来潜力赛道。

随着蓝牙 5 技术的出现和蓝牙 mesh 技术的成熟,大大降低了设备之间的长距离、多设备通讯门槛,为未来的 IoT 带来了更大的想象空间。这项 20 年前问世的技术,未来还会焕发出蓬勃的生命力。■

蓝牙的历史实际上要追溯到第二次世界大战。蓝牙的核心是短距离无线电通讯,它的基础来自于跳频扩频(FHSS)技术,由好莱坞女演员 Hedy Lamarr 和钢琴家 George Antheil 在 1942 年 8 月申请的专利上提出。他们从钢琴的按键数量上得到启发,通过使用 88 种不同载波频率的无线电控制鱼雷,由于传输频率是不断跳变的,因此具有一定的保密能力和抗干扰能力。

起初该项技术并没有引起美国军方的重视,直到 20 世纪 80 年代才被军方用于战场上的无线通讯系统,跳频扩频(FHSS)技术后来在解决包括蓝牙、WiFi、3G 移动通讯系统在无线数据收发问题上发挥着关键作用。

蓝牙技术开始于爱立信在 1994 年创制的方案,该方案旨在研究移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的无线通讯创造一组统一规则(标准化协议),以解决用户间互不兼容的移动电子设备的通信问题,用于替代 RS-232 串口通讯标准。

^ 难忘当年的爱立信 | 图源:WIKI

爱立信发现,解决兼容问题的方法是将各种不同的通信设备通过移动电话接入到蜂窝网上,而这种连接的最后一段就是短距离的无线连接。随着项目的进展,爱立信把大量资源投入到短距离无线通讯技术的研发上。

1998 年 5 月 20 日,爱立信联合 IBM、英特尔、诺基亚及东芝公司等 5 家著名厂商成立「特别兴趣小组」(Special Interest Group,SIG),即蓝牙技术联盟的前身,目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的蓝牙技术标准。当年蓝牙推出 0.7 规格,支持 Baseband 与 LMP(Link Manager Protocol)通讯协定两部分。

1999 年先后推出 0.8 版、0.9 版、1.0 Draft 版。完成了 SDP(Service Discovery Protocol)协定和 TCS(Telephony Control Specification)协定。

1999 年 7 月 26 日正式公布 1.0A 版,确定使用 2.4GHz 频段。和当时流行的红外线技术相比,蓝牙有着更高的传输速度,而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接,所有蓝牙设备基本上只要在有效通讯范围内使用,就可以进行随时连接。

1999 年下半年,微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织,从而在全球范围内掀起了一股「蓝牙」热潮。

到 2000 年 4 月,SIG 的成员数已超过 1500,其成长速度超过任何其他的无线联盟。

蓝牙1.0才是开始

有不少人认为,蓝牙技术是从1.1版本开始引用到产品上的,其实这并不准确,早在2001年索尼爱立信T39mc成为了第一款内置蓝牙的手机产品,将曾统治手机无线信息交互的“红外传输”技术拉下神坛。而在2002年,蓝牙1.1版才正式推出。

蓝牙1.0到蓝牙1.1版的升级并非在计划中,而是因为蓝牙1.0版众多BUG被发现后被迫升级的,经过优化后最终定型为蓝牙1.2版,蓝牙1.2版加上了抗干扰跳频功能,从而让蓝牙技术信息传递更为稳定。

蓝牙2.0时代开始增速

虽然蓝牙1.2版已初步满足用户日常使用,但蓝牙1.2版的传输速率仍为748~810kpbs,从而增加了用户等待的时间。蓝牙2.0版新增了 EDR技术,通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力,使得蓝牙设备的传输率最高可达3Mbps。

传输速度的提升让蓝牙2.0版本迅速被众多系统厂商看重,2012年苹果的MacOSX v10.2产品开始采用蓝牙技术,微软的Windows XP Service Pack 2/3版本对Bluetooth 1.1、2.0和2.0+EDR提供了原生支持,Linux与此同时也提供了两个常用的蓝牙堆栈。

蓝牙3.0可以视频传输

相比蓝牙2.0版,蓝牙3.0版使用了新的协议,最高传输速度达到了24Mbps,这一传输速度已可以满足视频传输的需求,在2009年那个数字化信息井喷的年代,蓝牙3.0技术走上了高速发展的道路。

自蓝牙3.0版发布后,支持蓝牙传输控制的产品呈现爆发式增长,蓝牙耳机逐渐成为了主流,蓝牙音箱、蓝牙打印等产品逐渐显露,甚至一度有媒体宣称这个世界是“蓝色”的。但随着应用产品的增多,蓝牙3.0版功耗过高的问题逐渐显露,用户和合作厂商发现,在使用蓝牙功能传输数据时,移动设备的电池续航时间明显缩短。

蓝牙4.0更为亲民

在认识到蓝牙3.0版高速高功耗的优缺点后,2012年蓝牙技术标准联盟SIG发布了蓝牙4.0版,最主要的改进就是将蓝牙功能使用功耗大幅度降低,从而保证用户使用的时长。

但在不为人知的另一面,蓝牙4.0版不仅增强了抗干扰性,更将蓝牙连接的速度和距离提升至一个新的高度。蓝牙4.0版可为用户提供更快的配对体验,数据传输最远距离更达到了100m。而后续更新的蓝牙4.1版、蓝牙4.2版则是在降低功耗的情况下增强了传输时的安全性,目前苹果的6S使用的就是蓝牙4.2版技术。

蓝牙5.0定位更精准

是的,你没看错,蓝牙技术联盟在2016年推出的蓝牙5.0版可以为用户提供更为精准的定位服务,定位精度在1米以内,如果你的蓝牙耳机丢了就可以使用该技术找到。

除了更为精准的室内定位外,蓝牙5.0的传输速度比之前的蓝牙4.2版更快,在传输距离上蓝牙5.0版可为用户提供300米的有效工作距离,目前苹果8以上的手机使用的就是该技术标准。

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