蓝牙4.1来了,你造吗?
在智能移动设备上,蓝牙一直扮演着重要的角色。通过蓝牙来连接耳机、键鼠、音箱等设备确实给我们带来了很大的便利,不过,在普通用户甚至开发者心目中,蓝牙的应用似乎也仅限于此。蓝牙技术联盟(Bluetooth SIG)于2013年12月对蓝牙标准进行了更新,发布了新的蓝牙4.1标准, 如果说蓝牙 4.0(BLE 低功耗蓝牙)标准主打的是省电特性的话,那么这次蓝牙4.1玩了回大的——IOT(Internet Of Things 物联网),也就是把所有设备都联网的意思。而为了实现这一点,迎合可穿戴和多设备的连接,对通讯功能的改进(改善数据传输能力)成为4.1标准最重要的升级之一。
蓝牙4.1新增强特性之一:传输能力
1. 传输速率更快
要说改进,首当其冲就是传输速度,大家知道蓝牙的传输速率一直非常渣,与已经动辄上百兆的Wi-Fi相比差距悬殊。所以,蓝牙4.1在蓝牙4.0 BLE的基础上进行了升级,使得批量数据可以以更高的速率传输。当然,大家也别奢求4.1就能用蓝牙高速传输流媒体,这一改进主要针对的还是刚刚兴起的可穿戴设备。智能手环如今已经非常常见,这种设备传输的数据流不大,那么,用户在跑步、游泳、骑车中实时收集到的信息就可以直接通过蓝牙4.1传递,很方便,而且传输速度比4.0更快了。
2. 支持“多连一”
在4.0时代,我们知道,所有采用了蓝牙4.0 BLE的设备都被贴上“Bluetooth Smart” 和“Bluetooth Smart Ready”的标识。其中,前者指的是蓝牙耳机、键鼠等扩展设备,后者则是PC、平板、手机这样的连接中心设备,这种划分是安排好了的,并不能角色互换,只能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”,也就是说用户可以把多款设备连接到一个蓝牙设备上了。
想像一下,你的智能手表可以在接收从智能手环上收集来的信息的同时,又能作为一个输出设备,显示来自智能手机上的邮件、短信,很美好的一件事不是吗。那么,蓝牙4.1就能让你的智能手表、Google Glass等设备摇身一变,成为真正的信息中心。
3. 支持IPv6
此外,可穿戴设备上网不易的问题,也可以通过蓝牙4.1来解决,因为,新标准加入了对IPv6专用通道联机的支持。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连接网络,实现与Wi-Fi相同的功能。尽管受传输速率的限制,不过同步资料、收发邮件之类的操作还是可以实现的。
蓝牙4.1新增强特性之二:各种优化
1. 简化设备连接
现在,几乎所有的移动设备和笔记本终端都会装配蓝牙模块,和以前相比,用户对于蓝牙的使用也越来越多。不过,仍有大量用户觉得蓝牙用起来很麻烦,归根结底还是蓝牙在连接时步骤繁琐造成的。
基于此,蓝牙4.1终于进行了改进,将设备间的连接和重新连接进行了大幅修正,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,从而提升蓝牙设备连接的灵活性。两款带有蓝牙4.1的设备之前已经成功配对过,想重新连接时只要将这两款设备靠近就能搞定了,可谓解开了不少用户的心结:以后开车接电话,戴上蓝牙耳机,开机就OK了。
2. 降低与LTE网络间的干扰
在移动通信领域,4G LTE已然成为一个不可逆转的全球发展趋势。而蓝牙4.1也专门针对LTE网络进行了优化,确保可以与其信号“和平共处”。其实说白了就是4.1优化后能更有效地规避两者之间的干扰。
众所周知,工作在同一频率上的无线信号会相互干扰,大幅降低传输效率,相信大家都遇到过蓝牙传输中断的情况吧。现在,一旦蓝牙4.1和LTE网络同时传输数据,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于自身的干扰,传输速率也就有了保障。
蓝牙4.1新增强特性之三:向下兼容
一般蓝牙新标准发布之后,没个一年半载是很难有产品出现的。不过,在蓝牙4.1上并不会出现这样的问题,因为4.1不仅可以向下兼容4.0,更重要的是对现有的4.0设备来说,不需要更换芯片,只需要升级固件就可以免费升级到蓝牙4.1,享受新功能,这对用户来说无疑是个大福利。
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后面是蓝牙发展史、工作原理和未来发展趋势,感兴趣的同学可以了解下
蓝牙简史
蓝牙最初由爱立信创制(1994年开始研发),后来由蓝牙技术联盟订定技术标准。这个无线技术的名称取自古代丹麦维京国王Harald Blatand(哈拉尔蓝牙,Blatand在英文里的意思就是Bluetooth)的名字,直接翻译成中文,便是“蓝牙”。
1998年 蓝牙推出0.7版,这是蓝牙的首个版本,支持Baseband与LMP通讯协定两部分。
1999年 这是蓝牙发展历史上的重要一年。在这一年蓝牙技术联盟的前身特别兴趣小组(SIG)成立。在同年蓝牙先后发布了0.8版、0.9版、1.0 Draft版以及1.0a版,特别是7月26日发布的1.0a,确定使用2.4GHz频谱,最高资料传输速度1Mbps,同时开始了大规模宣传。不过在当时蓝牙并未得到广泛的应用,蓝牙装置的价格也非常的昂贵。
2001年 蓝牙1.1为首个正式商用的版本,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。
2003年 蓝牙1.2推出,为了解决容易受干扰的问题,加上了(改善Software)抗干扰跳频功能。
2004年 蓝牙2.0推出,它实际上就是1.2版的升级版,传输速率大幅提升的同时,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。从这个版本开始,蓝牙得到了广泛的应用。
2007年 蓝牙2.1发布,对存在的问题进行了改进,包括改善配对流程、降低功耗等。
2009年 蓝牙3.0正式发布,采用了全新的交替射频技术,并取消了UMB应用。
2010年 三位一体的蓝牙4.0发布,包括传统蓝牙、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。
2013年 4.1标准下蓝牙设备可以同时作为发射方(Bluetooth Smart)和接受方(Bluetooth Smart Ready),并且可以连接到多个设备上。 通过IPv6建立网络连接。
蓝牙的工作原理
1. 蓝牙通信的主从关系
蓝牙技术规定每一对设备之间进行蓝牙通讯时,必须一个为主角色,另一为从角色,才能进行通信,通信时,必须由主端进行查找,发起配对,建链成功后,双方即可收发数据。理论上,一个蓝牙主端设备,可同时与7个蓝牙从端设备进行通讯。一个具备蓝牙通讯功能的设备, 可以在两个角色间切换,平时工作在从模式,等待其它主设备来连接,需要时,转换为主模式,向其它设备发起呼叫。一个蓝牙设备以主模式发起呼叫时,需要知道对方的蓝牙地址,配对密码等信息,配对完成后,可直接发起呼叫。
2. 蓝牙的呼叫过程
蓝牙主端设备发起呼叫,首先是查找,找出周围处于可被查找的蓝牙设备。主端设备找到从端蓝牙设备后,与从端蓝牙设备进行配对,此时需要输入从端设备的PIN码,也有设备不需要输入PIN码。配对完成后,从端蓝牙设备会记录主端设备的信任信息,此时主端即可向从端设备发起呼叫,已配对的设备在下次呼叫时,不再需要重新配对。已配对的设备,做为从端的蓝牙耳机也可以发起建链请求,但做数据通讯的蓝牙模块一般不发起呼叫。链路建立成功后,主从两端之间即可进行双向的数据或语音通讯。在通信状态下,主端和从端设备都可以发起断链,断开蓝牙链路。
3. 蓝牙一对一的串口数据传输应用
蓝牙数据传输应用中,一对一串口数据通讯是最常见的应用之一,蓝牙设备在出厂前即提前设好两个蓝牙设备之间的配对信息,主端预存有从端设备的PIN码、地址等,两端设备加电即自动建链,透明串口传输,无需外围电路干预。一对一应用中从端设备可以设为两种类型,一是静默状态,即只能与指定的主端通信,不被别的蓝牙设备查找;二是开发状态,既可被指定主端查找,也可以被别的蓝牙设备查找建链。
蓝牙的发展趋势
1. 蓝牙技术将在智能家居市场的爆发
随着网格(mesh)技术的推动,从2013-2018年蓝牙技术在智能家居的年复合增长率高达232%。mesh技术改变了传统蓝牙的组网方式,以广播形式组成网格,弥补了传统蓝牙不能组成大规模网络的短板,并增强了穿墙能力,有效拓展了蓝牙的应用前景。
另一方面,新兴的低功耗蓝牙技术(BLE)亦在整个低功耗无线通信市场上占据着举足轻重的地位,而智能家居市场的爆发将极大促进BLE技术的快速增长。主要原因有三:首先,BLE本身有低功耗优势,而且经过数年时间的发展,蓝牙技术已成为市场普遍接受的标准;其次是移动操作系统对蓝牙的支持,目前蓝牙技术已经是便携设备的标配;最后是相关应用和配件的开发,其中蓝牙耳机、蓝牙车载和蓝牙MP3深受用户喜爱。未来蓝牙技术联盟将瞄准亟需低功耗低速率的所有场景,蓝牙未来将与WiFi形成良好的互补。
2. 带有处理能力的蓝牙芯片与传感器结合
为了更好的实现智能化,未来蓝牙芯片将和传感器进行深度融合,最有可能的是厂商会提供SIP封装形式的蓝牙芯片组。未来蓝牙与传感器结合可以把采集的数据直接送到云端进行处理,这样每个装有蓝牙模块的设备都成为智能设备,这样的应用在家庭、办公场所可以有很大发挥的潜力。
3. 基于Beacon技术的室内定位
基于蓝牙的Beacon定位技术精度高,成本低,将颠覆未来的零售模式。当你走入一家零售商店时,Beacons定位技术可以对你精准定位当你走到外套橱窗时,手机会弹出相关的促销信息,甚至会根据你以往的采购大数据来推荐衣服。