说文解字第7课：蓝牙 Bluetooth

蓝牙是你我手上的智慧型手机、平板电脑都会具备的通讯功能，也是许多物联网装置彼此沟通的管道，能够让装置间的无线资料传输变得更加简单。

从芽到牙的转变

蓝牙技术的起源是1994年时，Ericsson（易利信）公司为了满足手机与其他配件进行低功耗无线通线，并以标准化协定让各种装置能够彼此相容，而着手研发。到了1998年，Ericsson与、IBM、Intel、Nokia、Toshiba等公司共同创立SIG（Special Interest Group，后来发展为蓝牙技术联盟），共同开发低成本、高效益、短距离无线连线的蓝牙技术标准，并于1999年7月26日正式公布蓝牙10版。

蓝牙的应用范围相当广泛，在功能型手机手机流行的时期就有一定渗透率，使用者可以透过蓝牙连接无线耳机、无线免持听筒等装置，或是与其他使用者交换连络资讯，或是传输照片、影片等档案。

许多笔记型电脑或是部分桌上型电脑也都具有蓝牙功能，使用者可以连接无线键盘、无线滑鼠，也能以蓝牙将手机连接至电脑以分享行动上网。另一方面，Sony PlayStation 3、PlayStation 4、Nintendo Wii、Wii U、Microsoft Xbox One等游戏主机的控制器，也都采用蓝牙传输。

至于蓝牙名称的来源，则取自西元10世纪时丹麦和挪威的国王Harald Blåtand Gormsen，他的著名事迹是统一了因宗教战争和领土争议而分裂的挪威与丹麦。他名字的Blåtand可以拆分为「blå」与「tand」等2个部分，在丹麦语中分别代表「蓝」与「牙」，至于蓝牙标志则采用Harald Blåtand字首的卢恩字母「ᚼ」与「ᛒ」互相结合而成。

有趣的是，蓝牙技术早期在台湾多被翻译为蓝芽，直到2006年蓝牙技术联盟将蓝牙注册为注册商标，并将全球中文译名统一为蓝牙，所以许多年纪稍长的读者可能会觉得对2种名称都有印象。

▲蓝牙常用于手机、平板电脑与其他无线周边装置的连结。（来源：维基百科，本图采用创用CC姓名标示-相同方式分享，作者为ed g2s）

▲许多电脑的无线键盘、滑鼠也是透过蓝牙传输。（来源：维基百科，本图采用创用CC姓名标示-相同方式分享，作者为Weihaochiu）

已经发展至第5代

从蓝牙技术推出至今，大约已经经过17年，其中经过多次版本更新。在早期的版本中，实际传输率大约仅有720kbps左右，到了蓝牙20时期加入了EDR规范（Enhanced Data Rate，强化资料流量），实际传输率能够题升至2 1Mbit/s左右，在接下来的蓝牙30与蓝牙40，传输速度规范皆为25 Mbit/s，提升幅度相当明显。

在蓝牙40规范中，也将低功耗蓝牙（Bluetooth Low Energy，简称BLE，也称为Bluetooth Smart）纳入标准，这种技术的目标在进一步降低耗电量，并缩小尺寸，一般来说使用CR2032钮扣形电池就能提供1年以上的续航力，让许多物联网装置、穿戴式装置甚至是医疗器材不需频频更换电池。

笔者撰稿时，最新的版本为2016年12月8日正式推出的蓝牙5，相较于先前版本，能够增加传输距离、提升传输速度，最高传输速度可达50 Mbit/s，并强化讯号抗干扰能力，增加与其他无线技术并存的相容性。蓝牙技术联盟执行总监Mark Powell表示蓝牙50将延续改变人们体验物联网的方式，提供更稳定的连线品质，创造更理想的物联网体验。

▲蓝牙历经多此版本更新，其中最让人注意的末过于适合应用于物联网装置的低功耗蓝牙，有助于缩小装置尺寸并延长续航力。

说文解字使用范例：

O：蓝牙常见于智慧型手机、笔电等装置，能够方便地建立简易连线。

X：吃完蓝色糖果后，牙齿就会因为色素的关系变成蓝牙。

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二战期间，本应该凭借美貌吃饭的好莱坞女演员 Hedy Lamarr，却偏要凭实力与钢琴家 George Antheil 联手，研究跳频扩频（FHSS）技术。据相关资料记载，这项技术于1942 年8月被申请为专利。在此后近半个世纪的岁月中，这项技术一直未被重视，直到 20 世纪 80 年代，FHSS技术才被军方用于战场上的无线通讯系统。而后，FHSS技术下沉到大众市场，也影响到了蓝牙、WiFi等无线技术的发展。

时移世易，当初以FHSS为基础的蓝牙技术也发生了巨大的变化——其标准从蓝牙10升级到了蓝牙50再到LE Audio，在这场技术变迁的过程当中，蓝牙到底改变了什么？

蓝牙技术的起源

蓝牙技术最早可以追溯至 199 4年，当初，爱立信投身于蓝牙技术的研究是将其当做是RS-232数据线的替代方案。RS-232是常用的串行通信接口标准之一，它是由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统公司、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家于1970年共同制定。RS-232总线规定了25条线，包含了两个信号通道，即第一通道（称为主通道）和第二通道（称为副通道）。RS-232采用的是点对点连接，通常一个串口只能连接一个外设。而采用蓝牙技术则可以连接多个设备，从而克服了数据同步的难题。因此，蓝牙技术被视为是移动 电话 和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。

199 7年，爱立信公司借此概念接触了移动设备制造商，讨论其项目合作发展并获得支持。 199 8年，爱立信、诺基亚、东芝、IBM和英特尔公司等五家企业成立了蓝牙技术联盟的前身——“特别兴趣小组”（Special Interest Group，SIG），其目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的蓝牙技术标准。在这当中，关于蓝牙的命名也发生了一件趣事。当时SIG的合同框架已经接近完成，但关于这项短据无线连接技术却还没有确定正式的名称，其备选名称PAN因偏向流行语，在当时的互联网搜索引擎中已经拥有很高的流量，因此，商标搜索没通过。英特尔的Jim Kardach建议使用蓝牙作为临时代号。后来有人引用Kardach的话说：“哈拉尔德国王蓝牙，以团结斯堪的纳维亚半岛而出名，正如我们打算通过短距离无线链路将PC和蜂窝产业结合在一起一样。”

07版是蓝牙的首个标准版本，其支持Baseband与LMP通讯协定两部分。 而后，SIG成立，又先后发布了蓝牙08版，09版、10 Draft版、10a版以及10B版。 199 9年下半年，微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股蓝牙热潮。

蓝牙标准的演进推动终端应用变化

在这股蓝牙的热潮之下，蓝牙标准也伴随着技术终端应用的需求发生了改变。

199 9年所推出的蓝牙10版本，因为技术上存在着数据泄露的问题，所以，蓝牙并未立即受到广泛的应用。此外，当时对应蓝牙功能的电子设备种类少，蓝牙装置也十分昂贵，也是蓝牙未被大规模采用的原因之一。直到2001年，蓝牙11才做为首个正式商用的版本开始面向市场。该版蓝牙标准也被正式列入IEEE标准，也被称为IEEE 802151。同年，SIG成员公司超过2000家。

过了几年之后，蓝牙成为了电子产品的必备功能，其售价也因技术的成熟而大幅下降。为了扩宽蓝牙的应用层面和传输速度，SIG于2003和2004年先后推出了12（该版本为了解决容易受干扰的问题，加上了抗干扰跳频功能）、20版，并附加了很多新功能。据维基百科资料显示，20版本中增加了例如EDR（Enhanced Data Rate，配合20的技术标准，将最大传输速度提高到3Mbps）、A2DP（Advanced Audio Distribution Profile，一个控音轨分配技术，主要应用于立体声耳机）、AVRCP（A/V Remote Control Profile）等。Bluetooth 20将传输率提升至2Mbps、3Mbps，远大于1x版的1Mbps（实际约7232kbps）。蓝牙20版开始支持双工模式——即一面作语音通讯，同时也可以传输数据。也是从这个版本开始，蓝牙才被市场所认可。随后，在2007年中，SIG针对存在的问题进行了改进，并发布了蓝牙21版。此时，蓝牙技术的出现，让手机实现了可互相传输音视频以及等功能。但当时手机之间通过蓝牙连接的方式比较繁琐，配对双方都显示一个6位的数字，由用户来核对数字是否一致，并输入Yes/No，两端Yes表示一致即可配对。这种当时虽然繁琐，但却可以防止中间人攻击。

2009年，蓝牙 30 也开始面向市场，采用了全新的交替射频技术，并取消了UMB应用。在本年4月，蓝牙技术联盟颁布了蓝牙核心规范 30 版（ 30 +HS），是一种全新的交替射频技术。蓝牙 30 +HS提高了数据传输速率，集成80211PAL最高速度可达24Mbps，是蓝牙20速度的8倍。此外，引入了增强电源控制，实际空闲功耗明显降低。这一特性还添加了闭环功率控制，意味着RSSI过滤可于收到回复的同时展开。此外，该版本中还增加了“直接开到最大功率（go straight to ma xi mum power）”的请求，旨在应对耳机的链路损耗，传统蓝牙耳机也逐渐流入市场。

2010年， 三位一体 蓝牙40的发布再次变革了蓝牙技术。在该版本发布之时，SIG还提出了“低功耗蓝牙”、“传统蓝牙”和“高速蓝牙”三种模式。其中，高速蓝牙主攻数据交换与传输；传统蓝牙则以信息沟通、设备连接为重点；蓝牙低功耗顾名思义，以不需占用太多带宽的设备连接为主。前身其实是NOKIA开发的Wibree技术，本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无线通信技术，在被SIG接纳并规范化之后重命名为Bluetooth Low Energy（后简称低功耗蓝牙）。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从而实现更广泛的应用模式，此外，Bluetooth 40还把蓝牙的传输距离提升到100米以上（低功耗模式条件下）。至此，通过蓝牙40的发布，也为接下来物联网的发展奠定了基础。

而后，2013年底，蓝牙技术联盟推出了蓝牙41规范，其目的是为了让 Bluetooth Smart技术最终成为物联网发展的核心动力。该版本提升了对LTE和批量数据交换率共存的支持，以及通过允许设备同时支持多重角色帮助开发者实现创新。通过蓝牙41版本，使得支持该标准的耳机、手表、键鼠，可以不用通过 PC、平板、手机等数据枢纽，实现自主收发数据。例如智能手表和计步器可以绕过智能手机，直接实现对话。2014年，SIG又更新了蓝牙标准，推出了蓝牙42，不但速度提升25倍，隐私性更高，还可以通过IPv6连接网络。这一技术允许多个蓝牙设备通过一个终端接入互联网或者局域网，这样，大部分智能家居产品可以抛弃相对复杂的 WiFi 连接，改用蓝牙传输，让个人传感器和家庭间的互联更加便捷快速。

2016年，蓝牙标准伴随着物联网应用的爆发也进行了继续演进，在此期间，SIG发布了蓝牙50版本，相比蓝牙40版本，50在传输速度提升了两倍，传输距离增加了四倍，数据传输量提升八倍，同时可以与 Wi-Fi 共存，不互相干扰。2019年，SIG又推出了蓝牙51，新增寻向功能，将蓝牙定位的精准度提升到厘米级，功耗更低、传输更快、距离更远、定位更精准。伴随着蓝牙51标准的推出，也让业界看到了将蓝牙技术应用于室内定位的前景，这也是目前蓝牙技术的未来发展前景之一。

此外，伴随着万物互联时代的来临，蓝牙技术也进行了吸收和扩展。除蓝牙1、2、3、4、5系列标准以外，蓝牙技术联盟于2017年7月正式宣布，蓝牙技术开始全面支持Mesh网状网络，据悉，蓝牙Mesh将兼容蓝牙 4 和 5 系列的协议。全新的Mesh功能提供设备间多对多传输，并特别提高构建大范围网络覆盖的通信能力，适用于楼宇自动化、无线传感器网络等需要让数以万计个设备在可靠、安全的环境下传输的物联网解决方案。伴随着蓝牙Mesh的推出，智能家居得到了极大的发展，该领域也被视为是蓝牙未来发展的又一方向。在2018年的国际消费电子展上，阿里巴巴与联发科宣布携手推动蓝牙Mesh技术，签署合作协议，打造了首款支持蓝牙Mesh技术的Smartmesh无线连接方案。

蓝牙新标准将再次对终端应用进行改革

2020年1月，蓝牙技术联盟在拉斯维加斯举办的CES2020上发布了其新一代蓝牙音频技术标准——低功耗音频LE Audio。该方案伴随着TWS耳机的爆发而被受 关注 ，因此，有业内人士认为，LE Audio蓝牙标准将再次对终端应用产生重大影响。

众所周知，此前传统蓝牙耳机没有得到广泛的使用，是因为其音质和续航时间并不令人满意。而采用了LE Audio蓝牙标准的TWS耳机，可以在低能耗下实现在更长的距离上传输更好的声音。据SIG官方网站介绍，在提升音质方面，LE Audio蓝牙标准中包括一个新的高质量，低功耗音频编解码器，即低复杂度通信编解码器（LC3）。LC3即使在低数据速率下也能提供高质量，它将为开发人员带来巨大的灵活性，使他们能够在关键产品属性（例如音频质量和功耗）之间进行更好的设计折衷。据相关报道显示，LC3的质量提高了三倍，传输音频时的能耗却降低了三倍。

据相关报道显示，SIG将于今年推出LE Audio的独立功能，SIG期望芯片制造商能够在明年至18个月的时间内发布支持LE Audio的新设计。这是因为LE Audio需要手机端先支持LE Audio标准后，TWS耳机才更有意义。因此，在这种情况下，TWS耳机还距离其真正的爆发时期还有一段距离。

同时，SIG在其官网中还介绍道，LE Audio将不仅为TWS耳机带来发展机会，这项标准也将推动其他音频产品的发展。例如，LE Audio将推动蓝牙助听器的开发，从而为越来越多的听力损失者带来蓝牙音频的所有好处。LE Audio还将添加广播音频，使音频源设备可以将一个或多个音频流广播到无限数量的音频接收器设备。广播音频为创新提供了重要的新机遇，其中包括启用新的蓝牙用例“音频共享”。蓝牙音频共享可以是个人的或基于位置的。通过个人音频共享，人们将能够与周围的其他人共享蓝牙音频体验；例如，与家人和朋友共享智能手机中的音乐。通过基于位置的音频共享，机场，酒吧， 体育 馆，院和会议中心等公共场所现在可以共享蓝牙音频，从而增强访问者的体验。

结语

通过上述资料显示，蓝牙从最初的音频传输、图文传输、视频传输，演变成为了物联网传输的主角。尤其是在去年当中，蓝牙技术的发展也带动了TWS耳机市场变革。从蓝牙技术的变迁中看，它的发展对下游终端产品影响巨大。伴随着近几年来，终端产品的多样化趋势，也为蓝牙的发展带来了新的机会。

同时，蓝牙作为无线通信中的一员，蓝牙技术还需要与WiFi等其他无线传输技术进行竞争，蓝牙技术如何在这场竞争中保持优势，是值得业界所 关注 的。

从蓝牙的发展历史中，弄清蓝牙mesh的前世今生？思考灵魂三问：从哪来，到哪去，它要干什么。为接下来学习蓝牙mesh做准备。

为什么命名蓝牙呢？这要源于一个小故事，十世纪的丹麦有一位国王叫Harald Blatand，此人口齿伶俐、善于交际。他将挪威、瑞典和丹麦统一了起来。由于他喜欢吃蓝莓，牙龈常常是蓝色的，因此有蓝牙国王之称。设计人员在确定名称时觉得“蓝牙”这个名字极具表现力，而且Blatand国王的个性很符合这项技术的特征，因此使用了“蓝牙”这个名称。蓝牙标志设计取自 Harald Bluetooth 名字中的“H”和“B”蓝牙标志的来历个字母，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。

野蛮生长阶段

蓝牙的核心是短距离无线电通讯，它的基础来自于跳频扩频（FHSS）技术，由好莱坞女演员 Hedy Lamarr 和钢琴家 George Antheil 在 1942 年 8 月申请的专利上提出。他们从钢琴的按键数量上得到启发，通过使用 88 种不同载波频率的无线电控制鱼雷，由于传输频率是不断跳变的，因此具有一定的保密能力和抗干扰能力。

起初该项技术并没有引起美国军方的重视，直到 20 世纪 80 年代才被军方用于战场上的无线通讯系统，跳频扩频（FHSS）技术后来在解决包括蓝牙、WiFi、3G 移动通讯系统在无线数据收发问题上发挥着关键作用。

20 世纪 80至 90 年代，正值通讯技术爆发的时代，当时多家科技巨头都在研究一种能够将不同设备无线连接在一起的短距离无线通讯技术。

1994 年，JaapHaartsen 完成了该项技术最核心的基带部分， Sven Mattissson 则完成了无线射频部分，加上链接管理（LMP)，这3部分构成了该项技术的核心协议层。这就是最早期的蓝牙技术，只是这个时候还不叫蓝牙。

经过漫长的野蛮生长，各种标准层出不穷，所谓分久必合合久必分。

为了方便，不可能每家都用自己的标准，就像充电数据线，市面上两种充电数据线，苹果和安卓，即便如此，也让人感觉头疼。试下一下，如果一个手机厂商，使用一种充电线，将会是一种什么样的场景。蓝牙mesh的标准，诞生也与蓝牙的诞生方式如出一辙。2017年以前，在国内外也是各种自家的蓝牙mesh标准，直到Sig发布正式版才得以统一。

爱立信在 1994 年创制的方案，该方案旨在研究移动电话和其他配件间进行低功耗、低成本无线通信连接的方法。发明者希望为设备间的无线通讯创造一组统一规则（标准化协议），以解决用户间互不兼容的移动电子设备的通信问题，用于替代 RS-232 串口通讯标准。

1996 年12 月，Ericsson，Nokia，Intel，Toshiba 和 IBM决定成立一个特定兴趣小组(SpecialInterestGroup)来统一和维护该项无线通讯技术标准，以便使其能够成为未来的无线通信标准。经过讨论，Intel 负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发，IBM和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。

1998 年 5 月 20 日，爱立信联合 IBM、英特尔、诺基亚及东芝 5 家著名厂商成立 “特别兴趣小组”（Special Interest Group，SIG） ，即蓝牙技术联盟的前身，目标是开发一个成本低、效益高、可以在短距离范围内随意无线连接的蓝牙技术标准。当年蓝牙推出 07 规格，支持 Baseband 与 LMP（Link Manager Protocol）通讯协定两部分。

1999 年先后推出 08 版、09 版、10 Draft 版。完成了 SDP（Service Discovery Protocol）协定和 TCS（Telephony Control Specification）协定。

1999 年 7 月 26 日正式公布 10A 版，确定使用 24GHz 频段。和当时流行的红外线技术相比，蓝牙有着更高的传输速度，而且不需要像红外线那样进行接口对接口的连接，所有蓝牙设备基本上只要在有效通讯范围内使用，就可以进行随时连接。 任何角度和方向都可以实现数据的交换，就此拉开了蓝牙技术突飞猛进的序幕。

1999 年下半年，苹果、微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。

到 2000 年 4 月，SIG 的成员数已超过 1500，其成长速度超过任何其他的无线联盟。截止目前，共有3万6千多家公司成为特别兴趣小组成员。蓝牙协议最新的版本也到了52，于2020年1月7日发布。暂时还没有蓝牙53要发布的消息。

第一代蓝牙：关于短距离通讯早期的探索

1999 年：蓝牙 10

早期的蓝牙 10 A 和 10B 版存在多个问题，有多家厂商指出他们的产品互不兼容。同时，在两个设备“链接”（Handshaking）的过程中，蓝牙硬件的地址（BD_ADDR）会被发送出去，在协议的层面上不能做到匿名，造成泄漏数据的危险。

因此，当 10 版本推出以后，蓝牙并未立即受到广泛的应用。除了当时对应蓝牙功能的电子设备种类少，蓝牙装置也十分昂贵。

2001 年：蓝牙 11

蓝牙 11 版正式列入 IEEE 802151 标准，该标准定义了物理层（PHY）和媒体访问控制（MAC）规范，用于设备间的无线连接，传输率在748~810kb/s。但因为是早期设计，容易受到同频率之间产品干扰，影响通讯质量。

2003 年：蓝牙 12

蓝牙 12 版同样是只有 748~810kb/s 的传输率，但针对 11 版本暴露出的安全性问题，完善了匿名方式，新增屏蔽设备的硬件地址（BD_ADDR）功能，保护用户免受身份嗅探攻击和跟踪，同时向下兼容 11 版。此外，还增加了四项新功能：

AFH（Adaptive Frequency Hopping）适应性跳频技术，减少了蓝牙产品与其它无线通讯装置之间所产生的干扰问题；

eSCO（Extended Synchronous Connection-Oriented links）延伸同步连结导向信道技术，用于提供 QoS 的音频传输，进一步满足高阶语音与音频产品的需求；

Faster Connection 快速连接功能，可以缩短重新搜索与再连接的时间，使连接过程更为稳定快速；

支持 Stereo 音效的传输要求，但只能以单工方式工作。

第二代蓝牙：发力传输速率的 EDR 时

2004 年：蓝牙 20

蓝牙 20 是 12 版本的改良版，新增的 EDR（Enhanced Data Rate）技术通过提高多任务处理和多种蓝牙设备同时运行的能力，使得蓝牙设备的传输率约在18M/s ~ 21M/s。

蓝牙 20 支持双工模式：可以一边进行语音通讯，一边传输文档/高质素。同时，EDR 技术通过减少工作负载循环来降低功耗，由于带宽的增加，蓝牙 20 增加了连接设备的数量。

应用最为广泛的是蓝牙20 + EDR标准，该标准在2004年已经推出，支持蓝牙20 + EDR 标准的产品也于2006年大量出现。虽蓝牙20 + EDR标准在技术上作了大量的改进，但从1X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。

蓝牙20可以算得上是生不逢时：虽然蓝牙20已经出现，但大部分的手机内还是集成的蓝牙20以下的发射端，导致了兼容性出现问题，所以，也就没有大规模的普及；另外，这也是蓝牙给大家留下不容易匹配的原因。

2007 年：蓝牙 21

蓝牙 21 新增了 Sniff Subrating 省电功能，将设备间相互确认的讯号发送时间间隔从旧版的 01 秒延长到 05 秒左右，从而让蓝牙芯片的工作负载大幅降低。另外，新增 SSP 简易安全配对功能，改善了蓝牙设备的配对体验，同时提升了使用和安全强度。支持 NFC 近场通信，只要将两个内置有 NFC 芯片的蓝牙设备相互靠近，配对密码将通过 NFC 进行传输，无需手动输入。

2007年8月2日，蓝牙技术联盟正式批准了蓝牙21版规范，即“蓝牙21+EDR”，可供未来的设备自由使用。目前这个版本仍然占据蓝牙市场较大份额，相对20版本主要是提高了待机时间2倍以上，技术标准没有根本性变化。

市面上很多蓝牙音箱，大街小巷里面手机支付后的语音播报，就是使用的这个版本标准。通常称作音频蓝牙，在安卓中支持SSP简单安全配对，在iOS端则需要使用MFI认证。

第三代蓝牙：High Speed，传输速率高达 24Mbps

2009 年：蓝牙 30

2009年4月21日蓝牙技术联盟正式颁布蓝牙核心规范30版。蓝牙 30 新增了可选技术 High Speed，High Speed 可以使蓝牙调用 80211 WiFi 用于实现高速数据传输，传输率高达 24Mbps，是蓝牙 20 的 8 倍，轻松实现录像机至高清电视、PC 至 PMP、UMPC 至打印机之间的资料传输（需要双方都达到此标准才能实现功能）。

蓝牙 30 的核心是 AMP（Generic Alternate MAC/PHY），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。

功耗方面，蓝牙 30 引入了 EPC 增强电源控制技术，再辅以 80211，实际空闲功耗明显降低。

第四代蓝牙：主推” Low Energy”低功耗

2010 年：蓝牙 40

蓝牙40规范于2010年7月7日正式发布，新版本的最大意义在于低功耗，同时加强不同厂商之间的设备兼容性，并且降低延迟，理论最高传输速度依然为24Mbps(即3MB/s)，有效覆盖范围扩大到100米(之前的版本为10米)。拥有更快的响应速度，最短可在 3 毫秒内完成连接设置并开始传输数据。更安全的技术，使用 AES-128 CCM 加密算法进行数据包加密和认证。

蓝牙 40 是迄今为止第一个蓝牙综合协议规范，将三种规格集成在一起。其中最重要的变化就是 BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能，提出了低功耗蓝牙、传统蓝牙和高速蓝牙三种模式：

BLE 前身是 NOKIA 开发的 Wibree 技术，本是作为一项专为移动设备开发的极低功耗的移动无线通信技术，在被 SIG 接纳并规范化之后重命名为 Bluetooth Low Energy（后简称低功耗蓝牙）。这三种协议规范还能够互相组合搭配、从而实现更广泛的应用模式。

蓝牙 40 的芯片模式分为 单模（Single mode） 与双模（ Dual mode）。Single mode 只能与蓝牙 40 互相传输无法向下与 30/21/20 版本兼容；Dual mode 可以向下兼容 30/21/20 版本。前者应用于使用纽扣电池的传感器设备，例如对功耗要求较高的心率检测器和温度计；后者应用于传统蓝牙设备，同时兼顾低功耗的需求。

2013 年：蓝牙 41

蓝牙41于2013年12月6日发布，与LTE无线电信号之间如果同时传输数据，那么蓝牙41可以自动协调两者的传输信息，理论上可以减少其它信号对蓝牙41的干扰。改进是提升了连接速度并且更加智能化，比如减少了设备之间重新连接的时间，意味着用户如果走出了蓝牙41的信号范围并且断开连接的时间不算很长，当用户再次回到信号范围中之后设备将自动连接，反应时间要比蓝牙40更短。最后一个改进之处是提高传输效率，如果用户连接的设备非常多，比如连接了多部可穿戴设备，彼此之间的信息都能即时发送到接接收设备上。

蓝牙 41 在传输速度和传输范围上变化很小，但在软件方面有着明显的改进。此次更新目的是为了让 Bluetooth Smart 技术最终成为物联网（Internet of Things）发展的核心动力。

允许开发人员和制造商「自定义」蓝牙 41 设备的重新连接间隔，为开发人员提供了更高的灵活性和掌控度。

支持「云同步」。蓝牙 41 加入了专用的 IPv6 通道，蓝牙 41 设备只需要连接到可以联网的设备（如手机），就可以通过 IPv6 与云端的数据进行同步，满足物联网的应用需求。

支持「扩展设备」与「中心设备」角色互换。支持蓝牙 41 标准的耳机、手表、键鼠，可以不用通过 PC、平板、手机等数据枢纽，实现自主收发数据。例如智能手表和计步器可以绕过智能手机，直接实现对话。

2014 年：蓝牙 42

2014年12月4日，最新的蓝牙42标准颁布。蓝牙42标准的公布，不仅改善了数据传输速度和隐私保护程度，还接入了该设备将可直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。

首先是速度方面变得更加快速。尽管蓝牙41版本已在之前的基础上提升了不少，但远远不能满足用户的需求，同Wi-Fi相比，显得优势不足。而蓝牙42标准通过蓝牙智能(Bluetooth Smart) 数据包的容量（MTU Size）提高，其可容纳的数据量相当于此前的10倍左右，两部蓝牙设备之间的数据传输速度提高了25倍。

其次，隐私保护程度地加强也获得众多用户的好评。我们知道，蓝牙41以及其之前的版本在隐私安全上存在一定的隐患——连接一次之后便无需再确认便自动连接，容易造成隐私泄露。而在蓝牙42新的标准下，蓝牙信号想要连接或者追踪用户设备必须经过用户许可，否则蓝牙信号将无法连接和追踪用户设备。

当然，最令人期待的还是新版本通过IPv6和6LoWPAN接入互联网的功能。早在蓝牙41版本时，蓝牙技术联盟便已经开始尝试接入，但由于之前版本传输率的限制以及网络芯片的不兼容性，并未完全实现这一功能。而据蓝牙技术联盟称，蓝牙42新标准已可直接通过IPv6和6LoWPAN接入互联网。相信在此基础上，一旦可IPv6和6LoWPAN广泛运用，此功能将会吸引更多的关注。

另外不得不提的是，对较老的蓝牙适配器来说，蓝牙42的部分功能将可通过软件升级的方式获得，但并非所有功能都可获取。蓝牙技术联盟称：“隐私功能或可通过固件升级的方式获得，但要视制造商的安装启用而定。速度提升和数据包扩大的功能则将要求硬件升级才能做到。”

而到目前为止，蓝牙40仍是消费者设备最常用的标准，不过Android Lollipop等移动平台已经开始添加对蓝牙41标准和蓝牙42标准的原生支持。

第五代蓝牙：开启「物联网」时代大门

2016 年：蓝牙 50

美国时间2016年6月16日，蓝牙技术联盟(SIG)在华盛顿正式发布了第五代蓝牙技术(简称蓝牙50)。蓝牙50 在低功耗模式下具备更快更远的传输能力，传输速率是蓝牙42 的两倍（速度上限为 2Mbps），有效传输距离是蓝牙42 的四倍（理论上可达 300 米），数据包容量是蓝牙42 的八倍。

支持室内定位导航功能，结合 WiFi 可以实现精度小于 1 米的室内定位。

另外，蓝牙50还允许无需配对接受信标的数据，比如广告、Beacon、位置信息等。同时蓝牙50标准还针对IoT物联网进行底层优化，更快更省电，力求以更低的功耗和更高的性能为智能家居服务。

2019年，SIG推出了蓝牙51新增寻向功能，将蓝牙定位的精准度提升到厘米级，功耗更低、传输更快、距离更远、定位更精准。

2020年1月，蓝牙技术联盟在拉斯维加斯举办的CES2020上发布了其新一代蓝牙音频技术标准——低功耗音频LE Audio。该方案伴随着TWS耳机的爆发而被受关注。因此，有业内人士认为，LE Audio蓝牙标准将再次对终端应用产生重大影响。

Mesh 网状网络：实现物联网的关键”钥匙“

蓝牙技术联盟于2017年7月19日正式宣布，蓝牙(Bluetooth@)技术开始全面支持Mesh网状网络。Mesh 网状网络是一项独立研发的网络技术，它能够将蓝牙设备作为信号中继站，将数据覆盖到非常大的物理区域，兼容蓝牙 4 和 5 系列的协议。

传统的蓝牙连接是通过一台设备到另一台设备的「配对」实现的，建立「一对一」或「一对多」的微型网络关系。

而 Mesh 网络能够使设备实现「多对多」的关系。Mesh 网络中每个设备节点都能发送和接收信息，只要有一个设备连上网关，信息就能够在节点之间被中继，从而让消息传输至比无线电波正常传输距离更远的位置。

这样，Mesh 网络就可以分布在制造工厂、办公楼、购物中心、商业园区以及更广的场景中，为照明设备、工业自动化设备、安防摄像机、烟雾探测器和环境传感器提供更稳定的控制方案。

物联网：未来蓝牙技术的新主场

自 1998 年来，蓝牙协议已经进行了多次更新，从音频传输、图文传输、视频传输，再到以低功耗为主打的物联网数据传输。一方面维持着蓝牙设备向下兼容性，另一方面蓝牙也正应用于越来越多的物联网设备。

随着 Low Energy 版蓝牙在功耗和传输效率上的不断提升，Classic 版本（经典蓝牙，又或音频蓝牙）自 30 后就更新不大。可以预见，未来蓝牙的主要发力点将集中在物联网，而不仅仅局限于移动设备，而 Mesh 网状网络的加入，使得蓝牙自成 IoT 体系成为可能。

据 SIG 的市场报告预估，到 2018 年底，全球蓝牙设备出货量将多达 40 亿，其中：手机、平板和 PC 今年出货量可达 20 亿，音频和娱乐设备出货量可达 12 亿，全球 86% 出厂的汽车将具备蓝牙功能，智能家居蓝牙设备出货量可达 65 亿，智能建筑、智慧城市、智慧工业等均将成为未来潜力赛道。

随着蓝牙 5 技术的出现和蓝牙 mesh 技术的成熟，大大降低了设备之间的长距离、多设备通讯门槛，为未来的 IoT 带来了更大的想象空间。这项 20 年前问世的技术，未来还会焕发出蓬勃的生命力。

无线通信技术是当今网络通信的基础，按照距离，可以分为近距离无线通信和远距离无线通信。近距离无线通信包括WIFI、蓝牙、ZigBee、Z—Wave、NFC、UWB等。远距离无线通信包括LoRa、NB-IoT等。

相比于其他无线技术：红外、无线24G、WiFi来说，蓝牙具有加密措施完善，传输过程稳定以及兼容设备丰富等诸多优点。尤其是在授权门槛逐渐降低的今天，蓝牙技术开始真正普及到所有的数码设备。不过，蓝牙这一路走来也并非完美，从10到50是一个不平凡的过程。

参考资料：

RFID技术

核心关键技术主要有RFID技术、传感器技术、无线网络技术、人工智能技术、云计算技术等

拓展内容：

1、RFID技术

RFID技术是物联网中“让物品开口说话”的关键技术，物联网中RFID标签上存着规范而具有互通性的信息，通过无线数据通信网络把他们自动采集到中央信息系统中实现物品的识别。

2、传感器技术

传感器技术在物联网中传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。

3、无线网络技术

物联网中物品要与人无障碍地交流，必然离不开高速、可进行大批量数据传输的无线网络。无线网络既包括允许用户建立远距离无线连接的全球语音和数据网络，也包括近距离的蓝牙技术、红外技术和Zigbee技术。

4、人工智能技术

人工智能是研究是计算机来模拟人的某些思维过程和智能行为(如学习、推理、思考和规划等)的技术。在物联网中人工智能技术主要将物品“讲话”的内容进行分析，从而实现计算机自动处理。

5、云计算技术

物联网的发展理离不开云计算技术的支持。物联网中的终端的计算和存储能力有限，云计算平台可以作为物联网的大脑，以实现对海量数据的存储和计算。

蓝牙40最重要的特性是省电科技，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 *** 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，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。

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