「蓝牙」修訂間的差異檢視原始碼討論檢視歷史
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於 2020年2月22日 (六) 06:32 的修訂
藍牙，一種無線通訊技術標準，用來讓固定與行動裝置，在短距離間交換資料，以形成個人區域網絡（PAN）。其使用短波特高頻（UHF）無線電波，經由2.4至2.485 GHz的ISM頻段來進行通信它最初的設計，是希望建立一個RS-232數據線的無線通訊替代版本。它能夠連結多個裝置，克服同步的問題。
藍牙技術目前由藍牙技術聯盟（SIG）來負責維護其技術標準，其成員已超過三萬，分布在電信、電腦、網路與消費性電子產品等領域IEEE曾經將藍牙技術標準化為IEEE 802.15.1，但是這個標準已經不再繼續使用。
名稱標識
「Bluetooth」一詞是斯堪的納維亞語言詞彙的英語化。這個詞的來源是10世紀丹麥和挪威國王藍牙哈拉爾，借國王的綽號「Blåtand[[Category:含有Template:ISO 639 name da的條目]]」當名稱，直接翻譯成中文爲「藍牙」。原本台灣翻譯為「藍芽」，但2006年時，藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯為「藍牙」，並註冊為該組織的註冊商標。
哈拉爾國王因嗜食藍莓而牙齒被染藍，故有藍牙哈拉爾之稱。他曾統一挪威和丹麥，因此藍牙技術的研發小組以其名號期許新技術能整合各大資通品牌的標準。藍牙的標誌是盧恩字母 8pxᚼ）和 8px）的組合，也就是的首字母HB的合寫。
原理和應用
工作方式
藍牙技術分為基礎率/增強數據率（BR/EDR）和低耗能（LE）兩種技術類型。其中BR/EDR型是以點對點網絡拓撲結構建立一對一設備通信；LE型則使用點對點（一對一）、廣播（一對多）和網格（多對多）等多種網絡拓撲結構。
應用
藍牙技術已經應用到超過3萬個聯盟技術成員的82億件產品之中。依靠藍牙支持，電腦或PDA能通過手機的調製解調器實現撥號上網。可以在一定距離內架設電腦間的無線網絡或數個以太網之間的無線橋架。藍牙設備之間可以傳輸文件。
| 汽車 藍牙免提呼叫系統；車載音頻娛樂系統；監測和診斷機電系統 |
消費類電子產品 電視和遊戲系統，家用遊戲機的手柄，包括PS4、PSP Go、 Wii、Switch。 |
家居自動化 智能家居，室內的照明、溫度、家用電器、窗戶和門鎖等安全系統以及牙刷、鞋墊等日常用品。 |
| 醫療和保健 血糖監測儀、脈搏血氧儀、心率監視器、哮喘吸入器等產品 |
手機 移動電話和免提設備之間的無線通訊，這也是最初流行的應用。 |
電腦與外設 鼠標、鍵盤、耳機、打印機等 |
| 可穿戴設備 智能眼鏡、耳機、活動監測儀、兒童和寵物監視器、醫療救助、頭部和手部安裝終端以及攝像機 |
運動和健身 健身跟蹤手環和智能手錶，瑜伽墊、棒球棍等 |
零售和位置導向式服務 實時定位系統（RTLS），應用"節點"或"標籤"嵌入被跟蹤物品中讀卡器從標籤接收並處理無線信號以確定物品位置。 |
其它的例子還有：
- 傳統有線設備的無線化，如：醫用器材、GPS、條形碼掃描儀、交管設備、藍牙無線麥克風收發機：具有發送端與接收端，發送端提供3-pin XLR接頭，可連接麥克風發射訊號，接收端提供3.5mm接頭/6.3mm接頭，可直接插在揚聲器或擴大機上，彼此之間使用藍牙傳輸。
- 凱迪拉克XTS豪華轎車上所搭載的CUE移動互聯體驗系統的藍牙接入功能，最多可支持10組藍牙配對，包括智能手機、平板電腦和多媒體播放器等。車主可以通過藍牙配對，將這些便攜設備中的信息與CUE系統實現共享。比如，可以讀取手機中的通訊錄，通過CUE系統的人聲識別功能直接進行語音撥叫；可以讀取手機或多媒體播放器中的音樂文件，通過CUE系統在車內音響中播放，並在CUE系統的顯示屏上顯示曲目名、歌詞和專輯封面圖像等。
規格和功能
| 藍牙版本 | 發布時間 | 最大傳輸速度 | 傳輸距離 |
|---|---|---|---|
| 藍牙5.1 | 2019 | 48 Mbit/s | 300公尺 |
| 藍牙5.0 | 2016 | 48 Mbit/s | 300公尺 |
| 藍牙4.2 | 2014 | 24 Mbit/s | 50公尺 |
| 藍牙4.1 | 2013 | 24 Mbit/s | 50公尺 |
| 藍牙4.0 | 2010 | 24 Mbit/s | 50公尺 |
| 藍牙3.0+HS | 2009 | 24 Mbit/s | 10公尺 |
| 藍牙2.1+EDR | 2007 | 3 Mbit/s | 10公尺 |
| 藍牙2.0+EDR | 2004 | 2.1 Mbit/s | 10公尺 |
| 藍牙1.2 | 2003 | 1 Mbit/s | 10公尺 |
| 藍牙1.1 | 2002 | 810 Kbit/s | 10公尺 |
| 藍牙1.0 | 1998 | 723.1 Kbit/s | 10公尺 |
第一代
早期的1.0和1.0B版本存在多個問題，多家廠商指出他們的產品互不兼容。同時，在兩個裝置「連結」（handshaking）的過程中，藍牙硬件的位址（BD_ADDR）會被傳送出去，在協定的層面上不能做到匿名，造成洩漏資料的危險，令一些使用者卻步。
藍牙1.2版本可以向下兼容1.1版，其主要改進包括：
- 匿名方式：屏蔽設備的硬件地址（BD_ADDR），保護用戶免受身分嗅探攻擊和跟蹤。從1.1版開始已經可以實現硬件匿名，但未被實施，因此對普通消費者來說還是沒有此功能。
- 自適應頻率跳躍（AFH,Adaptive Frequency Hopping）：通過避免使用跳躍序列中的擁擠頻率，從而改善對無線電干涉的抵抗。
- 更高的實際傳輸速度，實際測試約為90KB/S（721Kbps）左右。
- L2CAP層引入了流量控制和錯誤糾正機制
第二代
藍牙2.0+EDR版加入了「非跳躍窄頻通道」（Non-hopping narrowband channel）。因為不需要與每個設備交換應答信號，這種通道可以用來將各種器件的藍牙服務概要同時廣播到巨量的藍牙器件。應答信號交換過程當前需要大約一秒。實時公共交通時刻表、基本的交通暢通性信息和高級交通指向指示等未加密信息可以以高速度發送給設備。更高的連接速度，支持多個速度水平。
2007年7月26日，藍牙技術聯盟通過了藍牙核心規範2.1+EDR，向下對1.2版本完全兼容，並增加了Sniff省電功能，使得適配器與設備的聯繫時間延長到0.5秒，能節約不小電量；增強功能有簡單安全配對（SSP），這改善了藍牙設備的配對經驗，同時提升了使用和安全強度。 簡單配對白皮書 (PDF). Version V10r00. Bluetooth SIG. 2006-08-03 [2007-02-01]. （原始內容 (PDF)存檔於2006年10月18日）.</ref>[查證請求]
第三代
2009年4月21日，藍牙技術聯盟頒布了藍牙核心規範3.0版（3.0+HS），是一種全新的交替射頻技術。藍牙3.0+HS提高了資料傳輸速率，集成802.11PAL最高速度可達24Mbps。是藍牙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。
第四代
| 技術規範 | 典型藍牙 | 低耗電藍牙 |
|---|---|---|
| 無線電頻率 | 2.4 GHz | 2.4 GHz |
| 距離 | 10米/100米 | 30米 |
| 空中數據速率 | 1-3 Mb/s | 1 Mb/s |
| 應用吞吐量 | 0.7-2.1 Mb/s | 0.2 Mb/s |
| 節點／單元 | 7-16,777,184 | 未定義（理論最大值為2^32） |
| 安全 | 64/128-bit及用戶自定義的應用層 | 128-bit AES及用戶自定義的應用層 |
| 強健性 | 自動適應快速跳頻，FEC，快速ACK | 自動適應快速跳頻 |
| 延遲（非連接狀態） | 100 ms | <6 ms |
| 發送數據的總時間 | 0.625 ms | 3 ms |
| 政府監管 | 全球 | 全球 |
| 認證機構 | 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） | 藍牙技術聯盟（Bluetooth SIG） |
| 語音能力 | 有 | 沒有 |
| 網絡拓撲 | 分散網 | 星狀拓撲（Star） 匯流排拓撲（Bus） 網狀拓撲（Mesh） |
| 耗電量 | 1（作為參考） | 0.01至0.5（視使用情況） |
| 最大操作電流 | <30 mA | <15 mA（最高運行時為15 mA） |
| 服務探索 | 有 | 有 |
| 簡介概念 | 有 | 有 |
| 主要用途 | 手機，遊戲機，耳機，立體聲音頻串流， 汽車和PC等 |
手機，遊戲機，PC，錶，體育和健身，醫療保健， 汽車，家用電子，自動化和工業等 |
2010年7月7日，藍牙技術聯盟推出了藍牙4.0規範。其最重要的特性是支持省電。
- 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，
- 還提出了「低功耗藍牙」、「傳統藍牙」和「高速藍牙」三種模式。
- 其中：高速藍牙主攻數據交換與傳輸；傳統藍牙則以信息溝通、設備連接為重點；藍牙低功耗顧名思義，以不需占用太多帶寬的設備連接為主。前身其實是NOKIA開發的Wibree技術，本是作為一項專為移動設備開發的極低功耗的移動無線通信技術，在被SIG接納並規範化之後重新命名為Bluetooth Low Energy（後簡稱低功耗藍牙）。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還把藍牙的傳輸距離提升到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
- 超低的峰值、平均和待機模式功耗，覆蓋範圍增強，最大範圍可超過100米。
- 速度：支持1Mbps數據傳輸率下的超短數據包，最少8個八組位，最多27個。所有連接都使用藍牙2.1加入的減速呼吸模式（sniff subrating）來達到超低工作循環。
- 跳頻：使用所有藍牙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。
- 主控制：可以休眠更長時間，只在需要執行動作的時候才喚醒。
- 延遲：最短可在3毫秒內完成連接設置並開始傳輸數據。
- 健壯性：所有數據包都使用24-bit CRC校驗，確保最大程度抵禦干擾。
- 安全：使用AES-128 CCM加密算法進行數據包加密和認證。
- 拓撲：每個數據包的每次接收都使用32位尋址，理論上可連接數十億設備；針對一對一連接最佳化，並支持星形拓撲的一對多連接；使用快速連接和斷開，數據可以在網狀拓撲內轉移而無需維持複雜的網狀網絡。
2013年底，藍牙技術聯盟推出了藍牙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。
- 此版本為藍牙4.0的軟件更新版本，搭載藍牙4.0設備的終端可通過軟件更新獲得此版本。
- 對於開發人員而言，該更新是藍牙技術發展史上一項重要的進步。該更新提供了更高的靈活性和掌控度，讓開發人員能創造更具創新並催化物聯網（IOT）發展的產品。
- 支持多設備連接。
- 智能連接：增加設置設備間連接頻率的支持。製造商可以對設備設置連接進行設置，使得設備可以更加智能的控制設備電量。
2014年12月，藍牙技術聯盟推出了藍牙4.2規範。
第五代
- 藍牙5.0在2016年6月發布。在有效傳輸距離上將是4.2LE版本的4倍（理論上可達300米），傳輸速度將是4.2LE版本的2倍（速度上限為24Mbps）。藍牙5.0還支持室內定位導航功能（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數據（比如廣告、Beacon、位置信息等，傳輸率提高了8倍），針對物聯網進行了很多底層優化。