藍牙(Bluetooth)技術是成立于1998年5月的藍牙特別興趣小組(SIG,Special Interest Group)開發的一種近距離的無線通信技術,該技術歸類于無線個域網(WPAN)的范疇。自從SIG成立伊始,就專門致力于藍牙技術的協議規范的開發、研究與制定,其規范的版本也在不斷的演進之中,qi 核心(Core)規范從最早的V0版本,發展到如今的V5版本,使藍牙技術的應用得到了質的提高。下表0匯總了不同版本藍牙技術在數據傳輸速率和傳輸距離的變化。下述對SIG所制定的不同階段核心規范的版本及特點做一介紹,鑒于篇幅,對于各代藍牙技術中的各版本特點的更具體的描述匯總于下附件0中。
表0:藍牙技術不同版本的數據傳輸速率和傳輸距離
附件0:各代藍牙技術中的版本及特點描述
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一、第0代藍牙技術:藍牙技術的探索
實際上,在SIG成立的當年,就推出了藍牙技術規范的第一個版本: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,對藍牙技術進行了先期探索,為藍牙技術規范的正式版本及藍牙技術發展奠定了基礎。
上述第0代藍牙技術中各版本的特點分別具體描述詳見附件0中。
二、第1代藍牙技術:藍牙技術的形成
在1999年的7月26日,SIG推出了她的藍牙技術規范的第一個正式版本:V1.0a版本,并正式在網站上進行了公布,后又陸續公布了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牙技術空中接口的規范,后續代際的藍牙技術版本均是以第1代所形成的空中接口規范為基礎,而不斷推出些藍牙技術的新功能。
1、Bluetooth V1.0
從V1.0版本開始,SIG正式確定藍牙技術使用2.4GHz頻譜,采用跳頻技術,最高資料傳輸速度可達720Kbit/s,同時開始了大規模宣傳。在V1.0版本中,包括V1.0a版本和V1.0B版本;在發布V1.0a版本之前還發布了V1.0 Draft。
2、Bluetooth V1.1
V1.1版本是SIG與IEEE 802.15共同開發的,即IEEE 802.15.1-2002《系統之間電信和信息交換的IEEE標準-LAN/MAN-特定要求-第15部分:無線個人區域網(WPAN)的無線媒體訪問控制(MAC)和物理層(PHY)規范》標準,正式形成了藍牙技術的空中接口(MAC和PHY層)規范,克服了V1.0版本(V1.0A版本和V1.0B版本)的技術風險與不足。V1.1版本與IEEE 802.15.1-2002完全兼容。V1.1使用以前在網站上發布的勘誤表項更新了規范。藍牙指定號碼附錄從規范中刪除,以允許對網站進行持續維護。
3、Bluetooth V1.2
V1.2版本發布于2003年,是對V1.1版本的改進,包括編輯更改,并向下兼容V1.1的設備。此后,IEEE也推出了IEEE 802.15.1-2005版本(或稱IEEE 802.15.1a)標準,V1.2版本與IEEE 802.15.1-2005也是完全兼容的。IEEE在發布802.15.1-2005標準后凍結了與SIG的合作,此后藍牙技術的所有標準完全由SIG負責,為此,這里特提供802.15.1-2005標準于下附件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版本最大的改進在于增加了可調式跳頻技術(AFH,Adaptive Frequency Hopping)這項技術,并主要針對現有藍牙協議和802.11b/g之間的互相干擾問題進行了全面的改進,防止用戶在同時使用支持藍牙和無線局域網(WLAN)的兩種裝置的時候出現互相干擾的情況。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代藍牙技術中各版本的特點分別具體描述也見附件0中。
三、第二代藍牙技術(V2.x):提高藍牙技術的數據率
1、Bluetooth V2.0
V2.0是V1.2的改良版,SIG于2004年8月1日宣布批準最新規范“Bluetooth Core Specification Version 2.0 + EDR”,突出的特點是新增加了增強的數據率(EDR,Enhanced Data Rate)功能。這個版本旨在成為一個獨立的藍牙規范。
EDR通過提高多任務處理和多種藍牙設備同時運行的能力,數據傳輸速度提高到以往的3倍,并減小了耗電量。Version 2.0 + EDR建立了可同時使用多個功能和設備的環境,以提高傳輸大容量數據時的性能。由于耗電量減小,可使新一代藍牙設備的使用時間最長可延長到V1.2版本的兩倍。 CD級音質的音頻流式媒體、傳輸數字圖像以及輸出激光打印機等都需要高速數據傳輸,這些成為制訂新版本的動力。
Version 2.0 + EDR的主要特點為:數據傳輸速度提高到3倍(最多提高到10倍);增大可使用帶寬,簡化多鏈路方法;向下兼容原有的規格;加強誤比特率(BER)的性能。目前藍牙技術的傳輸范圍約為10米左右,速率為1Mb/s,新標準出來后,可使傳輸范圍達到100米,最高速度達到10Mb/s。
2、Bluetooth V2.1
V2.1只是在V2.0的基礎上新增加些功能。包括Sniff Subrating 省電功能、SSP 簡易安全配對功能、近場通信(NFC)功能等。
上述第2代藍牙技術中各版本的特點分別具體描述也詳見附件0中。
四、第三代藍牙技術(V3.0):進一步提高藍牙技術的數據傳輸率
SIG在日本東京2009年度全體會議上,正式批準了新一代藍牙技術標準規范V3.0版+高速(High Speed),可簡稱為“藍牙3.0+HS”。新版藍牙規范中,數據的傳輸速率提升至24Mbit/s,是V2.1+EDR的8倍。新頒發的V3.0+HS版本主要引入的新功能包括:交替射頻技術AMP(Generic AMP,Generic Alternate MAC PHY),這是V3.0+HS的核心功能;增強功率控制(EPC,Enhance Power Control);單播無連接數據模式(UCD,Unicast Connectionless Data)等。
第3代藍牙技術版本的特點具體描述也詳見附件0中。
五、第四代藍牙技術(V4.x):低功耗藍牙技術
第四代藍牙技術重點是推出了低功耗藍牙技術(BLE),稱為了SIG藍牙技術的一大技術品牌。在2010年發布V4.0版本后,又陸續退出了V4.1版本和V4.2版本。
1、Bluetooth V4.0
2010年7月7日,SIG推出了藍牙技術規范的V4.0版本。其最重要的特性是支持省電,即低功耗藍牙(BLE,Bluetooth Low Energy),功耗較V3.0版本降低了90%。V4.0版本規范可廣泛用于衛生保健、體育健身、家庭娛樂、安全保障等諸多領域。V4.0 是第一個藍牙綜合協議規范,將三種規格集成在一起:即低功耗藍牙、傳統藍牙和高速藍牙三種模式。藍牙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,藍牙V 4.0 版本還把藍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年發布的V4.1版本的藍牙技術,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。此次更新目的是為了讓 Bluetooth Smart 技術最終成為物聯網(Internet of Things)發展的核心動力。
3、Bluetooth V4.2
2014年12月4日,SIG發布了藍牙V4.2版本,改善了數據傳輸速度和隱私保護程度,可直接通過IPv6和6LoWPAN接入互聯網。在新的標準下藍牙信號想要連接或者追蹤用戶設備必須經過用戶許可,否則藍牙信號將無法連接和追蹤用戶設備。速度方面變得更加快速,兩部藍牙設備之間的數據傳輸速度提高了2.5倍,因為藍牙智能(Bluetooth Smart)數據包的容量提高,其可容納的數據量相當于此前的10倍左右。
上述第4代藍牙技術中各版本的特點分別具體描述也詳見附件0中。
六、第五代藍牙技術(V5.x):重視物聯網應用的藍牙技術
在美國時間2016年6月16日的倫敦SIG正式發布了V5.0版本的藍牙技術,開啟了第五代藍牙技術,它更加重視于藍牙技術在物聯網(IoT)中的應用。目前,第五代藍牙技術已發布了V5.0、V5.1和V5.2三個版本,
1、Bluetooth V5.0
藍牙技術V5.0 在低功耗(LE)模式下具備更快更遠的傳輸能力,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 300 米),數據包容量是V4.2 的八倍。
2、Bluetooth V5.1
V5.1藍牙規范發布于2019年1月,它增加了準確的定位能力,這是許多業界期盼的物聯網(IoT)應用的基本用例。不過,盡管新版本的編號只是V5.1,和V5.0似乎相差不遠,但藍牙5.1其實是非常重要的。測向是V5.1的一項主要功能,它可以將產品和物品在三維空間中的絕對定位帶入低功耗無線連接的世界。這是對低功耗藍牙功能庫的非常重要的補充。我們認為它對室內定位應用產生的影響有如GPS對戶外定位生產的影響一樣巨大。
3、Bluetooth V5.2
SIG于2019年12月31日正式批準了、并于2020年1月15日正式生效了藍牙V5.2版本,同時還發布了基于該版本的新一代藍牙音頻技術標準-低功耗音頻LE Audio。為此,V5.2版本給低功耗藍牙(Bluetooth Low Energy)增加了三個新功能。分別是LE同步信道(LE Isochronous Channels)、增強版屬性協議(Enhanced ATT)以及LE功率控制(LE Power Control)。
欲更多了解藍牙核心規范V5.2版本功能概述的請進入。
第5代藍牙技術中各版本的特點分別具體描述也詳見附件0中。
欲進一步了解IEEE 802.15標準情況介紹的請進入。
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