最全最详细的蓝牙版本介绍包含蓝牙4.0和4.1
来源: zhaoshuzhaoshu的专栏   发布时间: 2017-09-11 16:33   38 次浏览   大小:  16px  14px  12px
最全最详细的蓝牙版本介绍包含蓝牙4.0和4.1

概述:蓝牙核心规范发展的主要版本:

 

表1  蓝牙核心规范发展介绍

版本

规范发布

增强功能

0.7

1998.10.19

Baseband、LMP

0.8

1999.1.21

HCI、L2CAP、RFCOMM

0.9

1999.4.30

OBEX与IrDA的互通性

1.0 Draft

1999.7.5

SDP、TCS

1.0 A

1999.7.26

第一个正式版本

1.0 B

2000.10.1

安全性,厂商设备之间连接兼容性

1.1

2001.2.22

IEEE 802.15.1

1.2

2003.11.5

快速连接、自适应跳频、错误检测和流程控制、同步能力

2.0 + EDR

2004.11.9

EDR传输率提升至2-3Mbps

2.1 + EDR

2007.7.26

扩展查询响应、简易安全配对、暂停与继续加密、Sniff省电

3.0 + HS

2009.4.21

交替射频技术、802.11协议适配层、电源管理、取消了UMB的应用

4.0 +BLE

2010.6.30

低功耗物理层和链路层、AES加密、Attribute Protocol(ATT)、Generic Attribute Profile(GATT)、Security Manager(SM)

4.1

2013.12

1)与4G不构成干扰;

2)通过IPV6连接到网络;

3)可同时发射和接收数据;

下面对主要版本的主要特性做一个详细的介绍:

 

1、版本1.1:

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。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。

 

2、版本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。(太深入之技术理论不再详述!)。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。

 

3、版本2.0:

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,台湾有部份蓝牙Dongle已经有在市面发售,但在手机内有支持蓝牙2.0版本则是很少。蓝牙耳机能够真正使用的亦不多,2.0版本当然也支持Stereo运作。随后蓝牙2.0版本的芯片,是有机会加入了Stereo译码芯片,则连A2DP(AdvancedAudioDistributionProfile)也可以不需要了。

 

4、版本2.1:

为了改善蓝牙技术存在的问题,蓝牙SIG组织(Special InterestGroup)推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的蓝牙技术。改善装置配对流程: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;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;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。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。

5、版本3.0+HS:

2009年4月21日,蓝牙技术联盟(BluetoothSIG)正式颁布了新一代标准规范"BluetoothCoreSpecificationVersion3.0HighSpeed"(蓝牙核心规范3.0版高速),蓝牙3.0的核心是"GenericAlternateMAC/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"802.11PAL"(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802.11WI-FI用于实现高速数据传输)。,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。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。

6. 蓝牙4.0

6.1 简介:

蓝牙4.0为蓝牙3.0的升级标准

蓝牙4.0最重要的特性是省电,极低的运行和待机功耗可以使一粒纽扣电池连续工作数年之久。此外,低成本和跨厂商互操作性,3毫秒低延迟、AES-128加密等诸多特色,可以用于计步器、心律监视器、智能仪表、传感器物联网等众多领域,大大扩展蓝牙技术的应用范围。

6.2 主要特点:

蓝牙4.0是蓝牙3.0+HS规范的补充,专门面向对成本和功耗都有较高要求的无线方案,可广泛用于卫生保健、体育健身、家庭娱乐、安全保障等诸多领域。

它支持两种部署方式:双模式和单模式。双模式中,低功耗蓝牙功能集成在现有的经典蓝牙控制器中,或再在现有经典蓝牙技术(2.1+EDR/3.0+HS)芯片上增加低功耗堆栈,整体架构基本不变,因此成本增加有限。

Single mode只能与BT4.0互相传输无法向下兼容(与3.0/2.1/2.0无法相通);Dual mode可以向下兼容可与BT4.0传输也可以跟3.0/2.1/2.0传输。

单模式面向高度集成、紧凑的设备,使用一个轻量级连接层(Link Layer)提供超低功耗的待机模式操作、简单设备恢复和可靠的点对多点数据传输,还能让联网传感器在蓝牙传输中安排好低功耗蓝牙流量的次序,同时还有高级节能和安全加密连接。

6.3 优点

蓝牙4.0将三种规格集一体,包括传统蓝牙技术、高速技术和低耗能技术,与3.0版本相比最大的不同就是低功耗。“4.0版本的功耗较老版本降低了90%,更省电, “随着蓝牙技术由手机、游戏、耳机、便携电脑和汽车等传统应用领域向物联网、医疗等新领域的扩展,对低功耗的要求会越来越高。4.0版本强化了蓝牙在数据传输上的低功耗性能。”

 

6.4 典型蓝牙与BLE蓝牙对比


 

7.蓝牙4.1

7.1 简介

如果说蓝牙 4.0主打的是省电特性的话,那么此次升级蓝牙4.1的关键词应当是IOT(全联网),也就是把所有设备都联网的意思。为了实现这一点,对通讯功能的改进是蓝牙 4.1最为重要的改进之一。

7.2 主要特点

1)批量数据的传输速度

首当其冲的就是批量数据的传输速度,大家知道蓝牙的传输速率一直非常渣,与已经跨入千兆的WiFi相比毫无可比性。所以蓝牙4.1在已经被广泛使用的蓝牙4.0 LE基础上进行了升级,使得批量数据可以以更高的速率传输。当然这并不意味着可以用蓝牙高速传输流媒体视频,这一改进的主要针对的还是刚刚兴起的可穿戴设备。例如已经比较常见的健康手环,其发送出的数据流并不大,通过蓝牙4.1能够更快速地将跑步、游泳、骑车过程中收集到的信息传输到手机等设备上,用户就能更好地实时监控运动的状况,这是很有用处的。

在蓝牙4.0时代,所有采用了蓝牙4.0 LE的设备都被贴上了“BluetoothSmart” 和“Bluetooth SmartReady”的标志。其中Bluetooth Smart Ready设备指的是PC、平板、手机这样的连接中心设备,而Bluetooth Smart设备指的是蓝牙耳机、键鼠等扩展设备。之前这些设备之间的角色是早就安排好了的,并不能进行角色互换,只能进行1对1连接。而在蓝牙4.1技术中,就允许设备同时充当“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”两个角色的功能,这就意味着能够让多款设备连接到一个蓝牙设备上。举个例子,一个智能手表既可以作为中心枢纽,接收从健康手环上收集的运动信息的同时,又能作为一个显示设备,显示来自智能手机上的邮件、短信。借助蓝牙4.1技术智能手表、智能眼镜等设备就能成为真正的中心枢纽。

2)通过IPV6连接到网络

除此之外,可穿戴设备上网不易的问题,也可以通过蓝牙4.1进行解决。新标准加入了专用通道允许设备通过 IPv6 联机使用。举例来说,如果有蓝牙设备无法上网,那么通过蓝牙4.1连接到可以上网的设备之后,该设备就可以直接利用IPv6连接到网络,实现与WiFi相同的功能。尽管受传输速率的限制,该设备的上网应用有限,不过同步资料、收发邮件之类的操作还是完全可以实现的。这个改进的好处在于传感器、嵌入式设备只需蓝牙便可实现连接手机、连接互联网,相对而言WiFi多用于连接互联网,在连接设备方面效果一般,无法做到蓝牙的功能。未来随着物联网逐渐走进我们的生活,无线传输在日常生活中的地位也会越来越高,蓝牙作为普及最广泛的传输方式,将在“物联网”中起到不可忽视的作用。不过,蓝牙完全适应IPv6则需要更长的时间,所以就要看芯片厂商如何帮助蓝牙设备增加IPv6的兼容性了

 

3)简化设备连接

  在各大手机厂商以及PC厂商的推动下,几乎所有的移动设备和笔记本电脑中都装有蓝牙的模块,用户对于蓝牙的使用也比较多。不过仍有大量用户觉得蓝牙使用起来很麻烦,归根结底还是蓝牙设备较为复杂的配对、连接造成的。试想一下,如果与手机连接的智能手表,每次断开连接后,都得在设置界面中手动选择一次才能重新连接,这就非常麻烦了。之前解决这一问题的方法是厂商在两个蓝牙设备中都加入NFC芯片,通过NFC近场通讯的方式来简化重新配对的步骤,这本是个不错的思路。只是搭载NFC芯片的产品不仅数量少,而且价格偏高,非常小众。

 

蓝牙4.1针对这点进行了改进,对于设备之间的连接和重新连接进行了很大幅度的修改,可以为厂商在设计时提供更多的设计权限,包括设定频段创建或保持蓝牙连接,这以改变使得蓝牙设备连接的灵活性有了非常明显的提升。两款带有蓝牙4.1的设备之前已经成功配对,重新连接时只要将这两款设备靠近,即可实现重新连接,完全不需要任何手动操作。举个例子,以后使用蓝牙4.1的耳机时,只要打开电源开关就行了,不需要在手机上进行操作,非常的简单。

 

4)与4G和平共处

在移动通信领域,近期最火的话题莫过于4G了,已经成为全球无线通信网络一个不可逆转的发展趋势。而蓝牙4.1也专门针对4G进行了优化,确保可以与4G信号和平共处,这个改进被蓝牙技术联盟称为“共存性”。可能大家会觉得疑惑,手机网络信号和蓝牙不是早就共存了么,为什么蓝牙4.1还要特别针对这点改进呢?这是因为在实际的应用中,如果这两者同时传输数据,那么蓝牙通信就可能受到手机网络信号的干扰,导致传输速率的下降。因此在全新的蓝牙4.1标准中,一旦遇到蓝牙4.1和4G网络同时在传输数据的情况,那么蓝牙4.1就会自动协调两者的传输信息,从而减少其它信号对蓝牙4.1的干扰,用户也就不用担心传输速率下降的问题了。

5)蓝牙4.1提供的增强功能包括:   

AES加密技术提供更安全的连接。该功能使无线耳机更加适用于政府、医疗及银行等安全至上的应用领域。

可通过专属Bluetooth Smart远程遥控器操控耳机、扬声器及条形音箱,并支持同步播放源于另一个完全不同设备的音频流。

 

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