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蓝牙技术诞生于年,它最初的目的是希望通过无线音频传输让无线耳机成为可能。再后来,蓝牙成为一种允许在设备之间传输数据的无线技术,这使得数据传输更简单、更独立,而不必再更换设备或将其发送给其他人时丢失任何重要信息。

蓝牙的名字和由来

年的时候,曾在北欧的诺基亚和远在北美的英特尔这两家公司纷纷有了相同的想法,于是这几个巨头就凑在一起开始讨论如何制定一套这个通讯协议来规范手机,电脑和这个无线耳机的这个无线通讯标准。年的年底的时候,最开始这几家公司一直想要创建一个规范的协议,让不同的设备生产厂商和各种这个繁杂的这个工业标准无缝的统一起来,难度是非常非常大的。于是又过了两年,他们陆续拉了其他的一些行业巨头,在年的时候创建了BluetoothSpecialInterestGroup,简称shc蓝牙特别利益集团,这个时候这个集团的成员有爱立信、英特尔、诺基亚、IBM和东芝都是当年的巨头。

由于短距离无线通讯的这个标准的应用前景很大,再加上最开始这5个巨头的牵线,过了不到一年的时间,这个组织拥有了国际上个成员,至今这个组织成员已经达到了几万这个量级,在创建蓝牙特别利益集团的时候,最开始的名字并没有一开始就引用蓝牙这个名字,Bluetooth这个名字本来是这个无线电标准的,初期的这个内部的称号。后来因为正式版的名字取得并不好,这个熟知度不高,后来就被弃用了。

蓝牙这个名字非常有意义,取这个名字的来源有一个小故事,在距今大概年前的北欧丹麦有一个国王叫做HaraldBlatand,是个军事能力和谈判能力很强的一个国王,他统一和团结了公元10世纪的丹麦和挪威,给人民带来了基督教和民族认同感。90年代的时候,北欧的通信技术非常强大,有着瑞典爱立信和芬兰的诺基亚这样的行业巨人,所以蓝牙技术用了统一丹麦和挪威的北欧国王。HaraldBlatand这个名字,当你知道这个背景故事的时候,真的能够很带入一种团结感,而这种团结和统一的这种感觉正好就是也是蓝牙的用意,刚好表达了统一电脑平台和手机终端以及其他移动平台的这个通讯标准。

网上传说这个国王是爱吃蓝莓导致这个牙齿变蓝,这个是个很扯淡的说法。蓝莓看起来是蓝的,实际上果肉的颜色和这个果汁的颜色啊是一种偏红的暗紫色,不可能把牙齿染成蓝色,真正的原因是因为Harald有一颗坏死的牙,在古诺斯语里面Blueton的意思是蓝黑色的牙,但是英语里面没有直接对应的词儿,所以就只能用Bluetooth。

蓝牙这个名字有了之后,又借用HaraldBlatand古诺斯语里面的两个首字母H和B放在一起,就做成了蓝牙的logo。这个就是蓝牙的logo和名字的由来。

蓝牙基础知识

蓝牙和WiFi在技术上有相通的部分,蓝牙工作在2.4GHz的这个大频段上和WiFi在2.4GHz的频段一样都在2.4~2.GHz这个频段,不同的是蓝牙在这83.5MHz的频宽上,分成了79个channel,也就是信道采用FHSS的跳频的方式来进行通讯,所以抗干扰能力比较强。

同时蓝牙的1个特点就是组建最高8个设备的Piconet,也就是微微网,所有设备之间都按照预设的跳频模型跳频通讯,所以能够在同时互相不干扰的情况下,实现多台设备在Piconet的环境里面实现通讯,而不会互相干扰。

跳频通讯指的是无线电波在单一信道上持续的发送数据,单一信道的通信呢容易受到干扰,也容易被拦截,有安全问题。而跳频指的是无线电波在多个信道之间,通过预设的模型,在不同的信道之间切换发送数据。接收信号的接收方通过预设的模型在相应的信道上接收数据,这可以满足多个设备在同一时间利用不同的信道通讯而不互相产生干扰。

从90年代末到年是第一代蓝牙标准的发展期,年的时候世界首款支持蓝牙的手机和耳机面世,不用想肯定也是知道这是爱立信家的,只有单工通讯模式,也就是说如果你用了蓝牙耳机就不能传输文件,而且不支持双声道耳机,那个时候的数据通讯速率不到1Mbps,传一首3M的音乐大概是需要超过半分钟,这还只是理论速率,不过考虑到那个时候的手机甚至连摄像头都没有,传输的文件也大多是midi格式的,那个时候蓝牙的面世已经是革命性的了,你如果不差钱买个单声道的来耳机打电话,拉风程度绝对不亚于90年代初的大哥大,经过几年的发展和不断的完善,最后第一代蓝牙版本号是1.2,制定于年年末修正了之前的各种bug,甚至添加了立体声耳机的这个支持,不过通讯速率依然是只有0.7Mbps。

在年前后,如果你看到有人用立体声的蓝牙耳机,那个人一定是土豪无疑,年蓝牙推出了2.0的标准,相比第一代蓝牙标准,第二代的最重要的升级是EDR(EnhancedDataRate),也就是数据传输带宽提升到了2~3Mbps这个速度,同时2.0的蓝牙开始支持双工通讯,可以同时传输音频数据和文件数据,你终于可以带着蓝牙耳机一边听歌一边传输文件了,同时期的Windows智能手机呢也开始出现。

使用蓝牙从电脑上传输文件到手手机或者是和基友之间手机传输小电影和音乐这样的这个应用场景也慢慢变成了常态,同时蓝牙2.1版本大幅降低了待机功耗,同时也优化了传输距离。从最开始的1.0时代的时候10米左右的通讯距离啊优化到了二三十米,至此呢蓝牙完成了从最开始的一代到二代的演变。

蓝牙作为短距离无线通讯的标准,其实一开最一开始的定位就是作为WiFi的这个应用的补充,WiFi的意义在于相对比较大的数据量的吞吐,并且给移动设备加入了无线连接到局域网的能力,从而可以让设备通过本地的无线局域网接入互联网,而蓝牙的意义更多的在于打通设备之间的互联,打破不同设备之间的兼容性的壁垒,建立点对点的微型网络,实现实时的传输音频流以及设备之间的文件传输。

相比WiFi的毫瓦左右的功耗,几十到几百兆的这个通讯带宽以及几十米甚至上百米的这个通讯范围,多数情况下蓝牙的功耗仅仅只有两三毫瓦,比WiFi设备少了几十倍,数据传输带宽也往往只有同期蓝牙标准的不到1/10,通讯范围也仅限于设备周边的几米到十几米的这个范围,就比如说第一代的蓝牙传输带宽不到1M,同期的.11b的WiFi标准通讯带宽是11M,蓝牙2.0呢能够把传输带宽做到3M左右,同期的.11g的WiFi能够达到54M。虽然说都工作在2.4G这个频段,但是蓝牙和WiFi在机制和应用上互相弥补,WiFi带你上网,蓝牙实现不同设备之间点对点的互联和设备之间的数据传输。

发展中的蓝牙技术

在年和年这两年发生了一些有意思的事情,年蓝牙特别利益集团想要实现WiFi那样的大数据量存储在蓝牙3.0标准推出的时候引入了一个highspeed的概念hs,使得蓝牙3.0在.11的基础上,通过集成.11的协议适配层实现了蓝牙技术的高速传输传输带宽达到了24M这个.11,是不是听起来挺熟悉的?没错,就是WiFi的标准,蓝牙3.0通过这一波操作在自己本身是WiFi的补充的这个定位上,通过利用WiFi的技术进一步补足了传输速度的短板。

一年后的年,WiFi联盟,借鉴了蓝牙的Piconet微微网的这个概念,做出了WiFidirect借鉴了蓝牙技术,在WiFi上实现了点对点的传输能力,蓝牙和WiFi不约而同的向着彼此进行技术上的融合。不过特别有意思的是通过WiFidirectWiFi扩展出了手机热点和苹果的这个airdrop这样的功能,应用前景越来越大,而借鉴了WiFi的大带宽传输的蓝牙3.0,却没有按照预想的这个方向通过传输速率的大大幅提升,大放异彩,很快蓝牙3.0的hs的高速传输的这个前景啊越来越暗淡,导致几乎没有应用场景,也没有厂商做出这个适应新技术的这个设备,后来蓝牙3.0的hs技术就慢慢淡出了大众的视野。

为什么借鉴了蓝牙的WiFidirect发展起来了,而借鉴了WiFi的蓝牙3.0,hs却没能如愿,原因其实很简单,因为蓝牙设备的主要应用场景还是无线耳机音频传输之类的这些应用,本身就用不到高速传输,再加上年前后手机互相传输文件的这种需求本来就很小,就算有的时候需要传个种子之类的,也都让你们用QQ解决了。

另外需要高速传输的应用场景有WiFidirection,同期的WiFi传输速率已经能够达到M这样的理论峰值了,24M的蓝牙hs又一次被甩开了,所以定位就很尴尬,蓝牙3.0HS,在利用.11高速传输的时候功耗也会瞬间变高,这跟蓝牙本身低功耗、微网、实现短距离设备互联的这种定位相距甚远一些,曾经尝试利用蓝牙3.0HS高速传输的这个应用,发现了这个功耗过高的这个问题,会导致设备续航严重缩减,所以纷纷放弃了使用蓝牙3.0hs的传输方式。虽然蓝牙3.0宣布通讯速率相比第二代提高了8倍,支持视频和高清电视的传输码率,但是通讯设备双方都要在硬件和通讯协议上都采用最新的标准才能才能实现,这个无疑就增加了厂商和消费者的门槛,所以最后蓝牙3.0HS陷入了泥潭。

年蓝牙的第四个版本的规范和技术标准被制定出来了,蓝牙4.0意识到了,盲目的增加通讯带宽,想要跟WiFi对抗是不太现实的,sick终于在蓝牙4.0的这个标准的制定上回归了初心。按照之前蓝牙应该是WiFi技术的补充,这样的定位进一步降低了功耗,并且整合了老牌巨头的诺基亚的一个叫做library的低功耗的通讯技术,把这个技术打包优化,摇身一变变成了bleBluetoothlowenergy。同时兼容以前的蓝牙标准,蓝牙4.0规范定义了三种规格。

第一种呢就是4.0引入的BLE的概念,主要针对的是极低的功耗,数据传输带宽小,但是兼顾了传输距离。第二种呢就是沿用了3.0时代的高速通讯,保证一些需要用到数据传输量相对较大的信息传输的这个吞吐能力,同时没有在这条路上越走越偏,依然采用的是最高24M的传输带宽。第三种呢就是保留了经典蓝牙1.0和2.0的兼容性。除此之外蓝牙4.0还将通讯距离从最开始的10米以内到十几米,最后几十米提高到了米,搭配上了BLE的技术,能够维持极低的功耗,进行不亚于WiFi的这个通讯距离,牺牲的仅仅是数据的传输带宽,进一步增强了自己的技术定位,就是超低功耗实现设备互联,而不是大数据量吞吐。

BLE技术诞生以来,就是奔着物联网IoT的发展趋势去的,所以从年之后,大量支持BLE的物联网设备在市场上不断的涌现,智能家居设备智能家居生态也开始大量的支持BLE

年苹果推出了第一代的AppleWatch,就是依靠蓝牙BLE结合WiFi实现和iPhone的数据通讯,才能在这么小的一个手表上时间一天多的续航时间,你看这个就是了解技术的好处,你真的可以切身的结合自己的实际体验来看待技术的这个发展和演进,并且能够真实的体验到科技带给我们生活的各种转变。如果没有蓝牙BLE,而是采用以前的蓝牙通讯或者是仅仅用WiFi进行通讯,我相信AppleWatch的续航不会满足苹果严苛的标准,我们见证可穿戴设备蓬勃发展的这个年代也会延后。

很快时间来到了年,SIG在西雅图发布了下一代蓝牙标准,也就是蓝牙5.0。这一次的进化体现在了各个方面,进一步增强了安全性,然后通讯距离扩展到了米,传输带宽呢也有了提升,而且进一步降低了功耗。然后最大的一个技术革新就是通过蓝牙信标实现室内定位,除此之外呢也添加了MESH组网的支持,打破了传统的微微网,8个终端设备的这个限制,通过像烽火台一样的机制,可以在建筑内甚至在户外组建成千上万设备互联的这个MESH网络,大幅扩展了蓝牙的应用场景,在年的wwdc大会上,苹果发布了利用到了WiFiGPS和蓝牙结合事件的室内定位的技术,叫做IndoorPositioning。

可以看到蓝牙5.0技术无论是应用场景和技术参数又开始向着WiFi方向靠拢了,蓝牙5.0也支持两路的音频传输,可以同时连接两个音箱或者是耳机我们在苹果的ShareAudio这个功能可以看到,可以将同一音源推到两套AirPods耳机上就是蓝牙5.0的特性之一。

蓝牙5.0从年的初代已经发展了20余年了,应用场景也越来越广泛,虽然说在3.0时代小小的玩拖了一下下,但是总体上来说还是有着自己准确的市场和技术上的定位,作为同样的无线电传输的标准,蓝牙和WiFi在20多年的发展中互相补足,给现代的移动设备、可穿戴设备和智能家居各种领域带来了非常高的这个便捷性,并且在物联网时代啊成了不可或缺的技术标准。

总而言之要省电超长待机要最基础的设备互联就用蓝牙要接入互联网,要大数据量通讯就用WiFi,这两种通讯标准和谐共存,各有各的作用。



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