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藍牙2.0-藍牙2.0

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藍牙2.0是最早的藍牙版本,2012年已經有了2.0的改良版2.1、3.0、4.0,4.0還沒有完全普及。
藍牙功能主要用在音箱、耳機、筆記本等設備上。

概述

來歷藍牙( Bluetooth)是一種無線個人局域網(Wireless PAN),最初由愛立信創制,後來由藍牙技術聯盟訂定技術標準。
據說爲了強調此技術及應用尚在萌芽階段的意義,故將Bluetooth中文譯名 爲較文雅的“藍芽”,並在臺灣進行商業的註冊。
在2006年,藍牙技術聯盟組織已將全球中文譯名統一改採直譯爲“藍牙”。
藍牙2.0是1.2的改良版本,傳輸率約在1.8M/s~2.1M/s範圍內。
有雙工的工作方式,即同時進行語音通訊,以及傳輸檔案或圖片。
“藍牙”這名稱來自10世紀的丹麥國王哈拉爾德(Harald Gormsson)的外號。
出身海盜家庭的哈拉爾德統一了北歐四分五裂的國家,成爲維京王國的國王,由於他喜歡吃藍莓,牙齒常常染成藍色,而獲得“藍牙”的綽號。
用來暗示藍牙是統一通訊協議的通用標準。
因爲名稱怪異的緣故,1998年,愛立信公司希望無線通信技術能統一標準而取名“藍牙”。
特點1. 數據傳輸速度可達當前速率的3倍(在沒有障礙物的情況下可高達10倍)2. 通過減少工作負載循環(duty cycle)降低能源消耗3.帶寬的增加簡化了多連接模式4.可與以往的藍牙規範兼容5.進一步改善了 BER(Bit Error Rate,位誤差率)的表現。
[1]

技術標準

Bluetooth 2.1+EDR解讀2009年以前應用最爲廣泛的是Bluetooth2.0+EDR標準,該標準在2004年已經推出,支持Bluetooth 2.0+EDR標準的產品也於2006年大量出現。
雖然Bluetooth 2.0+EDR標準在技術上作了大量的改進,但從1.X標準延續下來的配置流程複雜和設備功耗較大的問題依然存在。
爲了改善藍牙技術存在的問題,2009年藍牙SIG組織(Special Interest Group)推出了Bluetooth 2.1+EDR版本的藍牙技術。
1. 改善裝置配對流程:由於有許多使用者在進行硬件之間的藍牙配對時,會遭遇到許多問題,不管是單次配對,或者是永久配對,在配對的過程與必要操作過於繁雜,以往在連接過程中,需要利用個人識別碼來確保連接的安全性,而改進過後的連接方式則是會自動使用數字密碼來進行配對與連接。
舉例來說,只要在手機選項中選擇連接特定裝置,在確定之後,手機會自動列出環境中可使用的設備,並且自動進行連結。
而短距離的配對方面,也具備了在兩個支持藍牙的手機之間互相進行配對與通訊傳輸的NFC(Near Field CoMMunication)機制。
NFC是短距離的無線RFID技術,在針對1~2公尺的短距離聯機應用上,以電磁波爲基礎,取代傳統無線電傳輸。
由於NFC機制掌控了配對的起始偵測,當範圍內的2臺裝置要進行配對傳輸時,只要簡單的在手機屏幕上點選是否接受聯機即可。
不過要應用NFC功能,系統必須要內建NFC芯片或者是具備相關硬件功能。
2. 更佳的省電效果:藍牙2.1版加入了Sniff Subrating的功能,透過設定在2個裝置之間互相確認訊號的發送間隔來達到節省功耗的目的。
一般來說,當2個進行連結的藍牙裝置進入待機狀態之後,藍牙裝置之間仍需要透過相互的呼叫來確定彼此是否仍在聯機狀態,當然,也因爲這樣,藍牙芯片就必須隨時保持在工作狀態,即使手機的其它組件都已經進入休眠模式。
爲了改善了這樣這樣的狀況,藍牙2.1將裝置之間相互確認的訊號發送時間間隔從舊版的0.1秒延長到0.5秒左右,如此可以讓藍牙芯片的工作負載大幅降低,也可讓藍牙可以有更多的時間可以徹底休眠。
根據官方的報告,採用此技術之後,藍牙裝置在開啓藍牙聯機之後的待機時間可以有效延長5倍以上。

標準規範

支持每秒4M、8M和12M的傳輸速率提供分佈式媒體通道控制協議(distributed media-access control protocols)當在10米距離運行時,預期峯值功率達到藍牙1.0的兩倍藍牙的制定組織同時也會提供一套傳輸速率爲2到3 Mbits/秒的協議,稱爲藍牙1.2藍牙2.0預期在2004年開始發佈藍牙2.0並不是要完全替代藍牙1.0藍牙2.0芯片屆時將會佔藍牙芯片市場總量的20%於藍牙2.0的規範細節暫時只能知道這些,由於藍牙1.0已經令很多人失望,因此藍牙2.0到底是紙上談兵,還是“翻身做人”,還得走着瞧。

區別

1.2版本

藍牙1.2版本相對於1.1版本而言,主要爲加入以下四項新增功能1.Adaptive Frequency Hopping(AFH):即所謂適應性跳頻技術,主要的功能是用來減少藍牙產品與其它無線通訊裝置之間所產生的干擾問題2.Extended Synchronous Connection-Oriented links(eSCO):即延伸同步連結導向信道技術,用於提供具高度QoS的音訊傳輸,而能進一步滿足更高階語音與音訊產品的需求。
3.Faster Connection:即快速連接。
包含「First FHS」與「Interlaced scan」技術,縮短重新搜索與再連接的時間,使連結的過程更爲穩定、更快速,使藍芽產品在使用上更爲平順。
4.與藍芽1.1版本產品兼容:確保其可向後兼容於1.1版本的產品。

ERD

在Bluetooth2.0的規範中,EDR是作爲補充出現的,所以我們通常看到的是"藍牙核心規範2.0版本 + EDR"的說法。
其主要特點如下:1.數據傳輸速度可達當前速率的3倍(在某些情況下可高達10倍)2·通過減少工作負載循環(duty cycle)降低能源消耗3·帶寬的增加簡化了多連接模式4·可與以往的藍牙規範兼容5·進一步改善了BER(Bit Error Rate,位誤差率)的表現[2]

應用

一個藍牙耳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 特定距離內電腦間的無線網絡,電腦與外設的無線連接,如:鼠標,耳麥,打印機等 藍牙設備之間的文件傳輸 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 數個以太網之間的無線橋架 7代家用遊戲機的手柄, PS3, PSP ,Nitendo Wii ,依靠藍牙支持使PC或PDA能通過手機的調制解調器實現撥號上網 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

家庭

隨着科學技術不斷髮展,家庭中電子化產品日益增加,使用藍牙可以便於住戶統一管理。
藍牙技術所使用的頻段是開放的頻段,這就使得任何用戶都可方便的應用藍牙技術,而無需對頻道的使用進行付費及其他處理。
通過設置密碼,用戶可以使自家住宅的藍牙私有化。
在家中擁有數臺電腦後,藍牙的存在使得用戶可以只使用一部手機對任意一臺電腦進行操控,或進行文件傳輸、局域網訪問、同步。
並且,耳機音響等外圍設備可由藍牙操控,省去了各種電線的糾纏。
而其他的家電,如冰箱、空調等,也可根據相似原理,通過藍牙控制。
而內置藍牙芯片的手機,還可以在家中當作無繩電話使用,同時,它又可以被擁有藍牙的計算機控制。
這樣,家庭中的各種家電被藍牙連成一個無線的網絡,使用某一個藍牙終端,比如手機,便可以對整個網絡進行控制。

辦公

在辦公室中,一個強大的“藍牙網絡”可以將辦公信息即時更新,將各類文件高速推送。
辦公室中的各種內部交流也可以通過這個“藍牙網”進行。
無論是手機、計算機,還是打印機、數碼相機,都可以利用藍牙交流。
蜘蛛網式的會議室也將被淘汰,白板記錄儀、攝影機等都可以利用藍牙技術來簡化操作。

公共場所

公共場所,wifi更加普及,而在應用藍牙後,設置藍牙基站的企業可以通過藍牙技術向覆蓋範圍內的所有終端傳送企業廣告,而如餐廳,可以通過藍牙技術將顧客的點單同步到傳送臺和後廚,可以大大節約人力和時間成本,主要依據於藍牙具有的多種工作模式。

歷史

藍牙技術最初由愛立信創制。
技術始於愛立信公司的1994方案,它是研究在移動電話和其他配件間進行低功耗、低成本無線通信連接的方法。
發明者希望爲設備間的通訊創造一組統一規則(標準化協議),以解決用戶間互不兼容的移動電子設備。
1997年前愛立信公司此概念接觸了移動設備製造商,討論其項目合作發展,結果獲得支持。
1998年項目正式啓動。
1998年時Bluetooth推出0.7版,支持Baseband與LMP(Link Manager Protocol)通訊協定兩部份。
1999年5月20日,索尼愛立信、IBM、英特爾、諾基亞及東芝等業界龍頭創立藍牙技術聯盟(SIG,Special Interest Group),制訂藍牙技術標準。
1999年推出0.8版,0.9版、1.0 Draft版,1.0a版、1.0B版。
1.0 Draft版,完成SDP(Service Discovery Protocol)協定、TCS(Telephony Control Specification)協定。
同時,1.0版公佈後,開始了大規模宣傳。
2001年的1.1版正式列入IEEE標準,Bluetooth 1.1即爲IEEE 802.15.1。
同年,SIG成員公司超過2000家。

發展

Bluetooth 2.0將傳輸率提升至2Mbps、3Mbps,遠大於1.x版的1Mbps(實際約723.2kbps)。

歷程

現今市面上販售的商品,大多是1.2或2.0版本的制式,是一個使用低耗電量的無線電設備,利用一顆低價芯片,完成短距離(1至100米)的信號發射與接收。
藍牙用於在不同的設備之間進行無線連接,例如連接計算機和外圍設備,如:打印機、鍵盤等,又或讓個人數碼助理(PDA)與其它附近的PDA或計算機進行通信。
市面上具備藍牙技術的手機選擇非常豐富,可以連接到計算機、PDA甚至連接到免提聽筒。
事實上,根據已訂立的標準,藍牙可以支持功能更強的長距離通訊,用以構成無線局域網。
每個Bluetooth設備可同時維護7個連接。
可以將每個設備配置爲不斷向附近的設備聲明其存在以便創建連接。
另外也可以對二個設備之間的連接進行密碼保護,以防止被其他設備接收。
藍牙的標準是IEEE802.15.1,藍牙協議工作在無需許可的ISM(Industrial Scientific Medical)頻段的2.45GHz。
最高速度可達723.1kb/s。
爲了避免干擾可能使用2.45GHz的其它協議,藍牙協議將該頻段劃分成79頻道,(帶寬爲1MHZ)每秒的頻道轉換可達1600次。
拿藍牙與WiFi相比是不適當的,因爲WiFi是一個更加快速的協議,覆蓋範圍更大。
雖然兩者使用相同的頻率範圍,但是WiFi需要更加昂貴的硬件。
藍牙設計被用來在不同的設備之間創建無線連接,而WiFi是個無線局域網協議。
兩者的目的是不同的。

版本

顏色含義
舊版本
當前版本
未來版本
版本規範發佈日期增強功能
0.71998年10月19日Baseband、LMP
0.81999年1月21日HCI、L2CAP、RFCOMM
0.91999年4月30日OBEX與IrDA的互通性
1.0 Draft1999年7月5日SDP、TCS
1.0 A1999年7月26日/
1.0 B2000年10月1日WAP應用上更具互通性
1.12001年2月22日IEEE 802.15.1
1.22003年11月5日列入IEEE 802.15.1a
2.0 + EDR2004年11月9日EDR傳輸率提升至2-3Mbps
2.1 + EDR2007年7月26日簡易安全配對、暫停與繼續加密、Sniff省電
3.0 + HS2009年4月21日
4.0 + HS
1.2版本這個版本向下兼容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):通過避免使用跳躍串行中的擁擠頻率,從而改善對無線電干涉的抵抗。
更高的實際傳輸速度,實際測試約爲24KB/S(192Kbps)左右。
L2CAP層引入了流量控制和錯誤糾正機制2.0版本加入了“非跳躍窄頻通道”(Non-hopping narrowband channel)。
因爲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 (實際測試速度爲72KB/s=576Kbps) 支持多個速度水平

協議堆棧

藍牙協議堆棧依照其功能可分四層:1、核心協議層(HCI、LMP、L2CAP、SDP)2、線纜替換協議層(RFCOMM)3、電話控制協議層(TCS-BIN)4、選用協議層(PPP、TCP、IP、UDP、OBEX、IrMC、WAP、WAE)

規範

藍牙規範(Profile)是指藍牙通信在那一種用途下應該使用的通信協議和相關的規範。
藍牙1.1定義的profile有13個。
SIG認爲藍牙設備有4個最基本的Profile:General Access Profile(GAP) Service Discovery Application Profile(SDAP) Serial Port Profile(SPP) General Object Exchange Profile(GOEP)
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