車載測試系列:藍芽協議概述
藍芽(英語:Bluetooth),一種無線通訊技術標準,用來讓固定與移動裝置,在短距離間交換資料,以形成個人區域網(PAN)。其使用短波特高頻(UHF)無線電波,經由2.4至2.485 GHz的ISM頻段來進行通訊。1994年由電信商愛立信(Ericsson)發展出這個技術。它最初的設計,是希望建立一個RS-232資料線的無線通訊替代版本。它能夠連線多個裝置,克服同步的問題。
藍芽技術目前由藍芽技術聯盟(SIG)來負責維護其技術標準,其成員已超過三萬,分佈在電信、電腦、網路與消費性電子產品等領域。IEEE曾經將藍芽技術標準化為IEEE 802.15.1,但是這個標準已經不再繼續使用。
技術型別:藍芽技術分為基礎率/增強資料率(BR/EDR)和低耗能(LE)兩種技術型別。其中BR/EDR型是以點對點網路拓撲結構建立一對一裝置通訊;LE型則使用點對點(一對一)、廣播(一對多)和網格(多對多)等多種網路拓撲結構。
藍芽技術聯盟(英語:Bluetooth Special Interest Group,縮寫為SIG)擁有藍芽的商標,負責制定藍芽規範、認證製造廠商,授權他們使用藍芽技術與藍芽標誌,但本身不負責藍芽裝置的設計、生產及販售。
藍芽2.x+EDR
藍芽2.0+EDR版加入了“非跳躍窄頻通道”(Non-hopping narrowband channel)。因為不需要與每個裝置交換應答訊號,這種通道可以用來將各種器件的藍芽服務概要同時廣播到巨量的藍芽器件。應答訊號交換過程當前需要大約一秒。實時公共交通時刻表、基本的交通暢通性資訊和高階交通指向指示等未加密資訊可以以高速度傳送給裝置。更高的連線速度,支援多個速度水平。
2007年7月26日,藍芽技術聯盟通過了藍芽核心規範2.1+EDR,向下對1.2版本完全相容,並增加了Sniff省電功能,使得介面卡與裝置的聯絡時間延長到0.5秒,能節約不小電量;增強功能有簡單安全配對(SSP),這改善了藍芽裝置的配對經驗,同時提升了使用和安全強度。
藍芽3.0+HS
2009年4月21日,藍芽技術聯盟頒佈了藍芽核心規範3.0版(3.0+HS),是一種全新的交替射頻技術。藍芽3.0+HS提高了資料傳輸速率,整合802.11PAL最高速度可達24Mbps。是藍芽2.0速度的8倍。此外,引入了增強電源控制,實際空閒功耗明顯降低。
藍芽4.x
Bluetooth 4.0,協議組成和當前主流的Bluetooth h2.x+EDR、還未普及的Bluetooth h3.0+HS不同,Bluetooth 4.0是Bluetooth從誕生至今唯一的一個綜合協議規範,提出了“低功耗藍芽”、“傳統藍芽”和“高速藍芽”三種模式。
- 高速藍芽:主攻資料交換與傳輸;
- 傳統藍芽:則以資訊溝通、裝置連線為重點;
- 低功耗藍芽:顧名思義,以不需佔用太多頻寬的裝置連線為主。前身其實是NOKIA開發的Wibree技術,本是作為一項專為移動裝置開發的極低功耗的移動無線通訊技術,在被SIG接納並規範化之後重新命名為Bluetooth Low Energy(後簡稱低功耗藍芽)。
這三種協議規範還能夠互相組合搭配、從而實現更廣泛的應用模式,此外,Bluetooth 4.0還把藍芽的傳輸距離提升到100米以上(低功耗模式條件下)。
分Single mode與Dual mode。Single mode只能與BT4.0互相傳輸無法向下相容(與3.0/2.1/2.0無法相通);Dual mode可以向下相容,可與BT4.0傳輸也可以跟3.0/2.1/2.0傳輸。
跳頻:使用所有藍芽規範版本通用的自適應跳頻,最大程度地減少和其他2.4 GHz ISM頻段無線技術的串擾。
2013年底,藍芽技術聯盟推出了藍芽4.1規範,其目的是為了讓 Bluetooth Smart 技術最終成為物聯網(Internet of Things)發展的核心動力。
2014年12月,藍芽技術聯盟推出藍芽4.2規範。
藍芽5.x
藍芽5.0在2016年6月釋出。在有效傳輸距離上將是4.2LE版本的4倍,傳輸速度將是4.2LE版本的2倍(速度上限為24Mbps)。藍芽5.0還支援室內定位導航功能(結合WiFi可以實現精度小於1米的室內定位),允許無需配對接受信標的資料(比如廣告、Beacon、位置資訊等,傳輸率提高了8倍),針對物聯網進行了很多底層優化。
2019年1月,藍芽技術聯盟推出藍芽5.1規範。
2020年1月,藍芽技術聯盟推出藍芽5.2規範。
總結
- 我們常說的藍芽4.0不等同於BLE,BLE只是藍芽4.0的子集;藍芽4.0是一個綜合性協議規範。
- 藍芽4.0版本以後技術模式上分為低功耗藍芽(BLE)和經典藍芽(BR/EDR)兩種、市場晶片多數為僅支援BLE的,也有兩者都支援的(雙模藍芽晶片)。
- 藍芽晶片的三種功能配置: