蓝牙技术规范

蓝牙这个名称来自于第十 世纪的一位 丹麦国王Harald Blatand,

  蓝牙标志的来历

Blatand 在 英文里的意思可以被解释为 Bluetooth( 蓝牙 )因为国王喜欢吃蓝莓，牙龈每天都是蓝色的所以叫蓝牙。在行业协会筹备阶段，需要一个极具有表现力的名字来命名这项高新技术。行业组织人员，在经过一夜关于 欧洲历史和未来无线技术发展的讨论后，有些人认为用Blatand国王的名字命名再合适不过了。Blatand国王将 挪威，瑞典和丹麦统一起来；他的口齿伶俐,善于交际,就如同这项即将面世的技术，技术将被定义为允许不同工业领域之间的协调工作，保持着各个系统领域之间的良好交流，例如计算，手机和汽车行业之间的工作。名字于是就这么定下来了。 蓝牙的创始人是爱立信公司，爱立信早在1994年就已进行研发。1997年，爱立信与其他设备生产商联系，并激发了他们对该项技术的浓厚兴趣。 1998年2月，跨国大公司，包括诺基亚、苹果、三星组成的一个特殊兴趣小组（SIG），他们共同的目标是建立一个全球性的小范围无线通信技术，即蓝牙。 而蓝牙这个标志的设计：它取自 Harald Bluetooth 名字中的「H」和「B」两个字母，用古 北欧字母来表示，将这两者结合起来，就成为了蓝牙的 logo（见图）。

 

蓝牙基带协议是电路交换与分组交换的结合。在被保留的时隙中可以传输同步 数据包，每个数据包以不同的频率发送。 一个数据包名义上占用一个时隙，但实际上可以被扩展到占用5个时隙。蓝牙可以支持异步数据 信道、多达3个的同时进行的同步话音信道，还可以用一个信道同时传送异步数据和同步话音。每个话音信道支持64kb/s同步话音链路。 异步信道可以支持一端最大速率为721kb/s而另一端速率为57.6kb/s的不对称连接，也可以支持433.9kb/s的对称连接。

 

最大发射功率

蓝牙设备的最大发射功率可分为3级：100mw（20dB/m）、2.smw（4dB/m）、lmw（0dB/m）。当蓝牙设备功率为lmw时，其传输距离一般为0.1~10m。 当发射源接近或是远离而使蓝牙设备接收到的电波强度改变时，蓝牙设备会自动地调整发射功率。当发射功率提高到10mw时，其传输距离可以扩大到100m。蓝牙支持点对点和点对多点的通信方式，在非对称连接时，主设备到从设备的传输速率为721kbps，从设备到主设备的传输速率为57.6kbPs;对称连接时，主从设备之间的传输速率各为432.6kbps。蓝牙标准中规定了在连接状态下有 保持模式（HoldMode）、呼吸模式（SniffMode）和休眠模式（ParkMode）3种电源节能模式，再加上正常的活动模式（ActiveMode），一个使用电源管理的蓝牙设备可以处于这4种状态并进行切换，按照电能损耗由高到低的排列顺序为：活动模式、呼吸模式、保持模式、休眠模式，其中，休眠模式节能效率最高。蓝牙技术的出现，为各种移动设备和外围设备之间的低功耗、低成本、短距离的无线连接提供了有效途径。 ^[1] 截止2010年7月，蓝牙共有六个版本 V1.1/1.2/2.0/2.1/3.0/4.0.以通讯距离来看在不同版本可再分为 Class A(1)/Class B(2)。

技术解读

1.1 为最早期版本，传输率约在748~810kb/s，因是早期设计，容易受到同频率之产品所干扰下影响通讯质量。 1.2 同样是只有 748~810kb/s 的传输率，但在加上了(改善 Software)抗干扰跳频功能。 通讯距离版本

1. Class A 是用在大功率/远距离的蓝牙产品上，但因成本高和耗电量大，不适合作个人通讯产品之用(手机/ 蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 等等)，故多用在部分商业特殊用途上，通讯距离大约在 80~100M 距离之间。
2. Class B 是最流行的制式，通讯距离大约在 8~30M 之间，视产品的设计而定，多用于手机内/蓝牙耳机/蓝牙 Dongle 的个人通讯产品上，耗电量和体积较细，方便携带。

  蓝牙

无论 1.1/1.2 版本的蓝牙产品，本身基本是可以支持 Stereo 音效的传输要求，但只能够作（单工）方式工作，加上音带频率响应不太足够，并未算是最好之 Stereo 传输工具。 版本 2.0 是 1.2 的改良提升版，传输率约在 1.8M/s~2.1M/s， 可以有（ 双工 ）的工作方式。即一面作语音通讯，同时亦可以传输 档案 /高质素图片，2.0 版本当然也支持 Stereo 运作。 应用最为广泛的是Bluetooth 2.0+EDR标准，该标准在2004年已经推出，支持Bluetooth 2.0+EDR标准的产品也于2006年大量出现。虽然Bluetooth 2.0+EDR标准在技术上作了大量的改进，但从1.X标准延续下来的 配置流程复杂和设备功耗较大的问题依然存在。 为了改善蓝牙技术存在的问题，蓝牙SIG组织（Special Interest Group）推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。

1. 改善装置配对流程：由于有许多使用者在进行 硬件之间的蓝牙配对时，会遭遇到许多问题，不管是单次配对，或者是永久配对，在配对的过程与必要操作过于繁杂， 以往在连接过程中，需要利用个人识别码来确保连接的安全性，而改进过后的连接方式则是会 自动使用数字密码来进行配对与连接，举例来说，只要在手机选项中选择连接特定装置，在确定之后，手机会自动列出当前环境中可使用的设备，并且自动进行连结。
2. 而短距离的配对方面，也具备了在两个支持蓝牙的手机之间互相进行配对与通讯传输的NFC（Near Field CoMMunication）机制。NFC是短距离的无线 RFID技术，在针对1~2公尺的短距离联机应用上，以 电磁波 为基础，取代传统无线电传输。由于NFC机制掌控了配对的起始侦测，当范围内的2台装置要进行配对传输时，只要简单的在 手机屏幕上点选是否接受联机即可。不过要应用NFC功能，系统必须要内建NFC芯片或者是具备相关硬件功能。
3. 更佳的省电效果：蓝牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能，透过设定在2个装置之间互 相确认讯号的发送间隔来达到节省功耗的目的。一般来说，当2个进行连结的蓝牙装置进入待机状态之后， 蓝牙装置之间仍需要透过相互的呼叫来确定彼此是否仍在联机状态，当然，也因为这样，蓝牙芯片就必须随时保持在工作状态，即使手机的其它组件都已经进入休眠模式。为了改善了这样这样的状况，蓝牙2.1将装置之间相互确认的讯号发送时间间隔从旧版的0.1秒延长到0.5秒左右，如此可以让蓝牙芯片的工作负载大幅降低，也可让蓝牙可以有更多的时间可以彻底休眠。根据官方的报告，采用此技术之后，蓝牙装置在开启蓝牙联机之后的 待机时间可以有效延长5倍以上。

2009年4月21日，蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)正式颁布了新一代标准规范"Bluetooth Core Specification Version 3.0 High Speed"(蓝牙核心规范3.0版 高速)， 蓝牙3.0的核心是"Generic Alternate MAC/PHY"(AMP)，这是一种全新的交替 射频技术，允许 蓝牙协议栈针对任一任务动态地选择正确射频。最初被期望用于新规范的技术包括 802.11以及UMB，但是新 规范中取消了UMB的应用。 作为新版规范，蓝牙3.0的传输速度自然会更高，而秘密就在802.11无线协议上。通过 集成"802.11 PAL"(协议适应层)，蓝牙3.0的 数据传输率提高到了大约24Mbps(即可在需要的时候调用802.11 WI-FI用于实现高速数据传输)。在传输速度上，蓝牙3.0是 蓝牙2.0的八倍，可以轻松用于 录像机至高清电视、PC至PMP、UMPC至打印机之间的资料传输。 功耗方面，通过蓝牙3.0高速传送大量数据自然会消耗更多能量，但由于引入了增强电源控制(EPC)机制，再辅以802.11，实际空闲功耗会明显降低，蓝牙设备的待机耗电问题有望得到初步解决。事实上，蓝牙联盟也正在着手制定新规范的低功耗版本。 此外，新的规范还具备通用测试方法(GTM)和 单向广播无连接数据(UCD)两项技术，并且包括了一组HCI指令以获取 密钥长度。 据称，配备了蓝牙2.1 模块的PC理论上可以通过升级 固件让蓝牙2.1设备也支持蓝牙3.0。联盟成员已经开始为设备制造商研发蓝牙3.0解决方案。 蓝牙技术联盟(SIG)周二（2010年4月20日）表示，蓝牙4.0技术规范已经基本成型，预计于第二季度发布。 蓝牙4.0包括三个子规范，即 传统蓝牙技术、高速蓝牙和新的蓝牙低功耗技术。蓝牙 4.0的改进之处主要体现在三个方面，电池续航时间、节能和设备种类上。 拥有低成本，跨厂商互操作性，3毫秒低延迟、100米以上超长距离、AES-128加密等诸多特色 此外，蓝牙4.0的有效传输距离也有所提升。3.0版本的蓝牙的有效传输距离为10米(约 32英尺)，而蓝牙4.0的有效传输距离可达到100米(约328英尺)。 蓝牙4.0实际是个三位一体的蓝牙技术，它将 三种规格合而为一，分别是传统蓝牙、低功耗蓝牙和高速蓝牙技术，这三个规格可以组合或者单独使用。SIG首席技术总监（CTO）葛立表示，全新的蓝牙4.0版本涵盖了三种蓝牙技术，是一个“三融技术”，首先蓝牙4.0继承了蓝牙技术无线连接的所有固有优势，同时增加了低耗能蓝牙和高速蓝牙的特点，尤以低耗能技术为核心，大大拓展了蓝牙技术的市场潜力。低耗能蓝牙技术将为以纽扣电池供电的小型无线产品及感测器，进一步开拓医疗保健、运动与健身、保安及家庭娱乐等市场提供新的机会。 蓝牙4.0已经走向了商用，在最新款的galaxy S3，S4， new ipad、 MacBook Air、Moto Droid Razr、HTC One X以及台商ACER AS3951系列/Getway NV57系列,ASUS UX21/31系列，iPhone 4S上都已应用了蓝牙4.0技术。虽然很多设备已经使用上蓝牙4.0技术， 但是相应的蓝牙 耳机却没有及时推出，不能发挥蓝牙4.0 应有的优势。不过这个局面已经被国内蓝牙领导品牌 woowi 打破，作为积极参与蓝牙4.0规范制定和修改的厂商，woowi已于2012年6月率先发布全球第一款蓝牙4.0 耳机 ---woowi hero。 低耗电蓝牙相关规范

技术规范	典型的蓝牙	低耗电的蓝牙
无线电频率	2.4 GHz	2.4 GHz
距离	10米	10米
空中数据速率	1-3 Mb/s	1 Mb/s
应用吞吐量	0.7-2.1 Mb/s	0.2 Mb/s
Nodes/Active slaves	7-16,777,184	无限
安全	64/128-bit及用户自定义的应用层	128-bitAES及用户自定义的应用层
鲁棒性	自动适应快速跳频，FEC,快速 ACK	自动适应快速跳频
延迟（非连接状态）
发送数据的总时间	100 m/s	<6 m/s
政府监管	全球	全球
认证机构	蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)	蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)
语音能力	有	没有
网络拓扑	分散网	Star-bus
耗电量	1（作为参考）	0.01至0.5（视符使用情况）
Peak current consumption	<30 mA	<15 mA (最高运行时为15 mA)
Service discovery	有	有
简介概念	有	有
主要用途	手机，游戏机，耳机，stereo audio streaming, 汽车和PC等	手机，游戏机，PC，表，体育健身，医疗保健， 汽车，家用电子等

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