藍牙技術的發(fā)展史和相關技術簡介

藍牙在我們手機、電腦等設備上經(jīng)常接觸到，本文主要介紹藍牙的發(fā)展歷史，相關技術等。

藍牙（Bluetooth）技術最初于1994年由愛立信公司提出，當時是作為RS232的替代方案。作為有線傳輸?shù)臒o線替代方案，其理念是使用無線電傳輸（亦即無線傳輸）來交換數(shù)據(jù)。藍牙這個名字來自十世紀的一名丹麥國王（Harald Blatand），英文名為哈拉爾·藍牙（Harold Bluetooth）。哈拉爾被稱為藍牙王是因為Blatand翻譯成英語是Bluetooth。據(jù)說，藍牙王統(tǒng)一了四分五裂的交戰(zhàn)派，亦即現(xiàn)在的挪威、瑞典和丹麥。同樣地，藍牙技術的誕生成為一種開放式標準，讓離散的產(chǎn)品和行業(yè)可以建立聯(lián)系和協(xié)同工作。

從1998年Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba公司共同提出開發(fā)的V0.7版本到后來正式發(fā)布的Bluetooth V1.0，到最新的Bluetooth V5.1，經(jīng)歷了十幾個版本的修訂后，發(fā)展為當前的狀況。

• EDR：全稱為Enhanced Data Rate。通過提高多任務處理和多種藍牙設備同時運行的能力，EDR使得藍牙設備的傳輸速度可達3Mbps。

• AMP：Alternate MAC and PHY layer extension。

• HS：全稱為High Speed。HS使得Bluetooth能利用WiFi作為傳輸方式進行數(shù)據(jù)傳輸，其支持的傳輸速度最高可達24Mbps。其核心是在802.11的基礎上，通過集成802.11協(xié)議適配層，使得藍牙協(xié)議?？梢愿鶕?jù)任務和設備的不同，選擇正確的射頻。

• BLE：全稱為Bluetooth Low Energy。藍牙規(guī)范4.0最重要的一個特性就是低功耗。BLE使得藍牙設備可通過一粒紐扣電池供電就可持續(xù)工作數(shù)年之久。很明顯，BLE使得藍牙設備在鐘表、遠程控制、醫(yī)療保健及運動感應器等市場具有極光明的應用場景。

藍牙協(xié)議包括兩種技術：Basic Rate（簡稱BR）和Low Energy（簡稱LE）。這兩種技術，都包括搜索（discovery）管理、連接（connection）管理等機制，但它們是不能互通的！廠商要么實現(xiàn)這兩種技術中的一種，這時就只能和同樣實現(xiàn)了這個技術的設備互通，而不能和實現(xiàn)另外一種技術的設備互通。如果廠商要確保能和所有的藍牙設備互通，那么就只能同時實現(xiàn)兩種技術，而不去管是否真的需要。

下面就針對這兩種技術進行簡單介紹。

Basic Rate是真正的藍牙技術，可以包括可選（optional）的EDR（Enhanced DataRate）技術，以及交替（Alternate）使用的MAC（Media Access Control）層和PHY層擴展（簡稱AMP）。

藍牙誕生之初，使用的是BR技術，此時藍牙的理論傳輸速率，只能達到721.2Kbps。在那個年代，56Kbps的Modem就是高大上了，這個速度可以說是驚為天人了啊！但是科技變化太快了，BR技術轉眼就過時了。那怎么辦呢？縫縫補補一下，增強速度唄，Enhanced Data Rate就出現(xiàn)了。

使用EDR技術的藍牙，理論速率可以達到2.1Mbps。這一次的升級換代，還算優(yōu)雅，因為沒有改變?nèi)魏蔚挠布軜?、軟件架構和使用方式上的改變?/p>

EDR又落伍了，看看人家WIFI（WLAN），幾十Mbps，上百Mbps，咱們才2.1Mbps，也太寒酸了吧！那怎么辦呢？藍牙組織想了個壞主意：哎，WIFI！把你的物理層和MAC層借我用用唄！這就是AMP（Alternate MAC and PHY layerextension）。艾瑪，終于松口氣了，我們可以達到24Mbps了。

不過呢，由于藍牙自身的物理層和AMP技術差異太明顯了，這次擴展只能是交替使用（Alternate）的，也就是說，有我（BR/EDR）沒你（AMP）。

optional和alternate意味著，BR和EDR是可以同時存在的，但BR/EDR和AMP只能二選一。

上面的BR技術的進化路線，就是傳輸速率的加快、加快、再加快。但能量是守恒的，你想傳的更快，代價就是消耗更多的能量。而有很多的應用場景，并不關心傳輸速率，反而非常關心功耗。這就是Bluetooth LE（BLE，Low Energy稱作藍牙低功耗）產(chǎn)生的背景。

LE技術相比BR技術，差異非常大，或者說就是兩種不同的技術，湊巧都加一個“藍牙”的前綴而已。

• BR/EDR技術，過于側重“點對點”通信，以至于雖然在協(xié)議的底層（如Logical Link）有提及多播（Unidirectional）和廣播（Broadcast）的概念，但在上層的應用場景中，幾乎不存在（也不可能存在）相應的應用。

• 但隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，業(yè)界對簡單的、不需要連接的多播或廣播通信的需求越來越迫切，因此BLE技術在RF和Baseband的協(xié)議中，就做出了修改，以適應這種需求，即：修改原有的79個channel的跳頻方式，將channel的個數(shù)減少為40個，并保留了不少于3個的固定channel，用于廣播通信。在剩下的37個data channel上跳頻。

• 正因為這種改變，原有的搜索/連接/配對等概念，在BLE上就不再存在了，取而代之的是Advertisor、Initialor等概念。但在之后的數(shù)據(jù)通信的層次上，盡量保持了一致。

• 對于AMP來說，是基于BR/EDR的controller，在完成通常的點對點連接之后，兩個藍牙設備商議，是否需要將后續(xù)的數(shù)據(jù)通信，轉移至AMP controller上。這就是Bluetooth 3.0引入的AMP技術。

以上就是針對藍牙技術的出現(xiàn)、發(fā)展歷程、相關技術的簡單介紹。

編輯：amy  最后修改時間：2019-09-09